#Application Reports 2019, Überblick



Beschreibung

Wir waren für Sie unterwegs und haben spannende Applikationen unter die Lupe genommen, die unsere Kunden mit Automatisierungstechnik von ifm gelöst haben.

Ob smarte Schleusen in den Niederlanden, Kältespeicheroptimierung in der Schweiz oder Fahrerassistenzsysteme in Paderborn: Die dritte Auflage der „Application Reports“ bietet wieder viele neue Inspirationen, wie Sie erfolgreiche Automatisierung auch auf Ihre Maschine oder Anlage übertragen können.


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APPLICATION

REPORTS

2019

Identification

Software solutions

Automotive

Real-time maintenance

Diagnostics

Automation

Vision sensors

AS-Interface

IO-Link

Food industry

Industry 4.0

ifm.com

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APPLICATION REPORTS · 01/2019 · EDITORIAL / INHALT

KLN
Ultraschall

Ultraschall-

Reinigungsanlage

mit AS-i

38

NOBA
Verband-
mittel

Effiziente, neue Netzteile
im Schaltschrank

68

Privat-
brauerei
Zwettl

Vollautomatisierung

rundum

44

Romfil

Prozessüberwachung
bei der Wasserfiltration

70

Starrag
Technology

Digitale Veredelung
mit IO-Link

50

GTA
Maschinen-
systeme

Safety first
beim Tunnelausbau

74

ifm ecomatic

Fertigung für Füge-
und Dosiervorgänge

14

NEU

Schweiz

Füllstandmessung
in der aseptischen
Verfahrenstechnik

18

NEU

DIT

Sicherer Kollisionsschutz
mit innovativer 3D-Kamera

22

ifm im Einsatz

Bei den „Application Reports 2019“ dreht sich alles darum,
wie sich Applikationen mit ifm einfach und clever lösen
lassen. So zum Beispiel mit der O3M-Kamera, die als Fahrer -
assistenzsystem Kollisionen automatisch verhindert und
somit Sicherheit im öffentlichen Straßenraum schafft.
Oder erfahren Sie, wie man in den Niederlanden der Wasser -
straßen-Infrastruktur zu mehr Transparenz und Ausfallsicher-
heit verhilft – Lassen Sie sich für Ihre Projekte inspirieren!

Ihre Applikation im Mittelpunkt

Für die nächste Ausgabe laden wir Sie zum Mitmachen ein:
Haben Sie eine interessante Applikation mit ifm realisiert?
Oder haben Sie eine clevere Lösung mit unseren Sensoren
in Ihrer Anlage umgesetzt?

Gerne stellen wir Ihre Lösung in der nächsten Ausgabe
der „Application Reports“ vor.

So einfach geht’s: Senden Sie uns eine kurze Beschreibung
Ihrer Applikation. Nach Auswahl der interessantesten
Applikationen besuchen wir Sie vor Ort, erstellen profes  -
sionelle Fotos und führen ein Interview mit Ihnen. Da-
raus erstellen wir dann einen Application Report. Dieser
wird nicht nur in der nächsten Ausgabe veröffentlicht,
sondern auch in Fachmagazinen oder auf Wunsch als
Sonderdruck für Sie und Ihre Kunden.

Damit können Sie Ihr Know-How einem breiten Publikum
präsentieren!

Selbstverständlich entstehen Ihnen keine Kosten.
Interessiert?

E-Mail: application.reports@ifm.com

Ihr ifm-Application Report-Team

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Schleuse
Eefde

World Class
Maintenance

4

Kusch+Co

Präzise Konturerkennung
per Lichttaster

26

ASP

Kollisionsschutz beim
Seitenladerfahrzeug

8

Hassia
Mineral-
quellen

Permanente
Schwingungsdiagnose

30

IVECO

Zustandsorientierte
Wartung

34

HeiVi AG

Energieverbrauch
beim Kältespeicher
minimiert

10

Wessel-
Werk

RFID meets AS-i

54

Gritzke

Tiefenkontrollsystem
für Hydraulikbagger

58

Gritzke

Nivellierautomation
für Planiermaschinen

62

NEU

NEU

NEU

Applikationsbeispiele zeigen wir Ihnen
auf unserer Website unter:

ifm.com/de/branchen

Impressum
Redaktion:
Andreas Biniasch, Jürgen Lukas

Fotografie: Andreas Biniasch

Titelgestaltung: Fabian Lindstädt

Satz und Layout: Andrea Tönnes

Produktion: Michael Hermes

Druck: Druckpartner

Herausgeber:
ifm electronic gmbh
Friedrichstraße 1
45128 Essen
Tel. +49 / 201 / 24 22-0
Fax +49 / 201 / 24 22-1200
E-mail info@ifm.com

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Schleuse Eefde –

World Class Maintenance

Die Schleuse in Eefde, Niederlande, wurde 1933
gebaut und übernimmt eine wichtige Funktion
in dieser Region. Sie ist der Eingang von der
Ijssel zum Twente-Kanal.

Smarte

Schleuse

Vorhersehbare Instandhaltung.

World Class Maintenance wird von welt-

weit agierenden Unternehmen angestrebt.

Höchste Maßstäbe in allen Unter nehmens-

bereichen führen zu einer Verbesserung

aller Abläufe. Auch bei der Wasserstraßen-

Infrastruktur in den Niederlanden geht

man nach diesen Grundsätzen vor.

Es besteht ein großer Bedarf an Innovationen bei der In-
standhaltung und dem Management der Infrastruktur.
Im Fieldlab-Projekt „CAMINO“ arbeiten verschiedene Par-
teien gemeinsam an der Entwicklung von Anwendungen,
um die Wartung der Wasserinfrastruktur mit Hilfe von
Sensoren und Datenanalyse zu 100 Prozent vorherseh-
bar zu machen. Im Rahmen dieses Projektes haben
das niederländische Ministerium „Rijkswaterstaat“ und
Projektpartner Mobilis TBI ein Pilotprojekt im Schleusen-
komplex in Eefde initiiert, um neue oder innovative
Techniken zu testen und anzuwenden und um mehr Ein-
blick in den Zustand der Schleuse selbst, einschließlich
ihrer unmittelbaren Umgebung, zu erhalten. Ziel ist es,
Instandhaltungsarbeiten an der Infrastruktur zu 100 Pro-
zent vorhersehbar zu machen.

Klassische Lösungen in Form von korrektiven und vor-
beugenden Wartungsaktivitäten reichen nicht mehr aus.
Die Herausforderung ist eine Just-in-Time-Wartung:
gerade rechtzeitig, um zu verhindern, dass etwas schief-

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Die Schleuse in Eefde (Niederlande) wurde 1933 erbaut und
wird gerade um eine weitere Schleusenkammer erweitert.

geht, aber nicht zu früh, um die Kosten zu senken.
Das erfordert einen smarten Ansatz: intelligente Instand-
haltung, bei der neue Entwicklungen wie der Einsatz von
sensorischen Systemen, Datenvorhersagemodellen,
Big Data und das Internet der Dinge (IoT) genutzt wer-
den. ifm ist hier als Anbieter von Realtime-Maintenance-
Lösungen ebenfalls als Projektpartner dabei.

Alle Teilnehmer bringen Wissen und Erfahrung ein auf
den Gebieten der Instandhaltung, Überwachung und
Verwaltung von Wassersystemen und -strukturen, Mess-
und Analysetechniken sowie der Datenarchitektur und
-speicherung.

n Beispiel: Schleuse in Eefde

Ziel des Projektes in Eefde ist es, eine „smarte Schleuse“
zu entwickeln, die automatisch Einblick in den Ist-Zustand
gibt, ihn mit Hilfe von Algorithmen analysiert und auf
dieser Basis automatisch Verbesserungsvorschläge für
den Bau oder die erforderliche Instandhaltung macht.

Dazu Ruben Ogink, Projektleiter Fieldlab CAMINO,

World Class Maintenance: „Sluis Eefde ist ein besonderes
Projekt, bei dem meiner Meinung nach sicherlich viele
Partner lernen können. Das Besondere an diesem Projekt
im Rahmen des Feldlabors CAMINO ist nicht so sehr, dass
es völlig neue Techniken sind, die noch nirgendwo an-

ders angewendet werden, sondern vielmehr die Tatsa-
che, dass bestehende Techniken in diesem Zusammen-
hang an einem Ort integriert sind. Die Partner können
viel aus der Anwendung lernen, aber sicherlich auch aus
der Zusammenarbeit untereinander.

Die positive Entwicklung dieses Projekts im Moment ist
bereits die Tatsache, dass verschiedene Partner unter-
schiedlicher Disziplinen, wie die Regierung, Wirtschafts-
unternehmen sowie wissenschaftliche Institutionen, wie
eine Universität, zusammenarbeiten. Es gibt also eine
Investition für jeden, um seine eigenen Lösungen zu ent-
wickeln. Die ifm ist für uns ein wichtiger Akteur in diesem
Projekt, weil sie viel Wissen über Sensoren, über Anwen-
dungen dieser Sensoren in anderen Branchen und damit
auch viel Erfahrung einbringt, die auch in diesem
Zusammenhang angewendet werden kann. Und ich bin
sehr zufrieden damit.“

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Getrieben der Schleusentore installiert. Anbahnende
Schäden an den Lagern führen zu einem veränderten
Schwingungsverhalten. Dies erkennen die Sensoren und
melden dies beim Erreichen von Schwellwerten. So kann
ein Austausch von Komponenten geplant und durchge-
führt werden, ehe es zum plötzlichen Stillstand durch
einen Defekt kommt.

Dazu  Ruud Schoenmakers, Asset Manager

Mobilis TBI, NIederlande: „100-prozentige Vorhersagbar-
keit, darum geht es uns. Das bedeutet, dass eine prä-
ventive oder korrektive Wartung der Vergangenheit
angehört. Wir messen alle Daten, um erforderliche War-
tungsarbeiten optimal planen und durchführen zu kön-
nen. Predictive Maintenance nennen wir das, indem wir
Daten messen, Daten sammeln und daraus Informatio-
nen gewinnen, um die Wartung zum richtigen Zeitpunkt
durchführen zu können. Dieser richtige Zeitpunkt wird
durch eine Reihe von vorhersehbaren und festen, mess-
baren Faktoren bestimmt, wie zum Beispiel durch das
Verhalten von Objekten, Komponenten und Systemen,
Ausfallverhalten, Degradationsverhalten, aber auch Fak-
toren wie Wetterbedingungen, Wasserstände und Ver-
fügbarkeit von Personal sowie Betriebszeiten der
Schleusen. Anhand dieser messbaren und objektiven Fak-

Je zwei versetzt angebrachte Schwingungssensoren

überwachen permanent den Zustand der rotierenden Lager.

Die Elektronik zur Schwingungsauswertung vom Typ VSE,

ein ifm-Gleichlaufwächter sowie das Funk-Gateway

zur Übertragung der Daten an die Leitstelle sind in einem

platzsparenden Schaltkasten untergebracht.

Schleuse Eefde –

World Class Maintenance

Die ifm ist für uns ein wichtiger

Akteur in diesem Projekt, weil sie
viel Wissen und Erfahrung einbringt.

n Ausfall vermeiden

Die Schleuse in Eefde übernimmt eine wichtige Funktion
in der Region. Sie ist der Eingang von der Ijssel zum
Twente-Kanal. Viele Unternehmen sind auf den Kanal als
Transportweg angewiesen. Eine ungeplante Störung der
Schleuse würde somit erhebliche Probleme verursachen.

Die Schleuse wurde 1933 gebaut. Rijkswaterstaat (die für
die Infrastruktur zuständige Regierungsbehörde) will die
Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Anlagen besser
im Griff haben.

Angelien van Boxtel, Projektmanager Rijkswater-

staat Niederlande, erklärt: „Wir versuchen, die Wartung
der Schleuse so gut wie möglich zu planen, damit die
Schifffahrt sich zeitlich darauf einstellen kann. Im Falle
von plötzlichen Fehlern oder unvorhergesehener War-
tung gäbe es diese Möglichkeit nicht.“

n Permanente Zustandsüberwachung

Um den reibungslosen Ablauf beim Öffnen und Schlie-
ßen der Schleuse zu gewährleisten und ungeplante Aus-
fallzeiten zu vermeiden, wurde eine zustandsorientierte
Wartungslösung installiert. Dazu hat Projektpartner ifm
ein Schwingungsdiagnosesystem an den Motoren und

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toren können wir den optimalen Zeitpunkt für die War-
tung zu wählen und so böse Überraschungen zu vermei-
den.“

Früher fand eine regelmäßige Wartung statt. Aber diese
war teuer und konnte das Risiko von ungeplanten Aus-
fallzeiten nicht komplett minimieren. Zudem wurden im
Zweifelsfall Komponenten ausgetauscht, deren Abnut-
zungsvorrat noch nicht ausgeschöpft wurde. Auch das
verursachte unnötig hohe Kosten. Mit der vorausschau-
enden Wartung werden Kosten minimiert und die Aus-
fallsicherheit maximiert.

n Kein Eingriff in die vorhandene Anlage

Dem Betreiber war es wichtig, die historische Schleusen-
anlage möglichst unberührt zu lassen. Deshalb hat ifm
die Lösung installiert, ohne in die Anlagenstruktur einzu-
greifen oder den Betrieb in irgendeiner Weise zu beein-
trächtigen. Die Schwingungsdiagnose wird quasi als
autarkes System über die Anlage gestülpt.

Dazu Ruben Boom, Projektmanager Smart Industry,

ifm Niederlande: „Wir haben die Sensoren mit Magneten
an den Gehäusen von Motoren und Getrieben platziert,
statt diese dort mittels eines zu bohrenden Gewindes ein-
zuschrauben. Denn es war dem Kunden wichtig, keine
Änderungen an der bestehenden Maschine vorzuneh-
men. Eine der Stärken von ifm ist es, dass wir aufgrund
unserer langjährigen Erfahrungen und unseres Know-
Hows auf solche speziellen Wünsche unserer Kunden ein-
gehen können.“

Neben der Schwingung werden mittels Sensoren auch die
Temperatur der Anlage und die Luftfeuchtigkeit ermittelt
und in die Zustandsbewertung einbezogen. Die Mess-
werte und Alarmmeldungen gehen über ein autarkes
Funk-Gateway an die Leitstelle, wo die Daten ausgewer-
tet und analysiert werden. Zudem überwacht der ifm-
Gleichlauf-Monitor DS2505 den linken und rechten
Kettenzug am Schleusentor auf Synchronität.

n Fazit

Die Schwingungsüberwachung ist nur ein kleiner
Baustein im World Class Maintenance. Aber mit den ge-
wonnenen Daten hilft sie, die Prozesse besser zu verste-
hen, sie zu optimieren und diese Erkenntnisse zukünftig
bei anderen Projekten zu nutzen – damit die Wasser-
Infrastruktur zu 100 Prozent vorhersehbar wird und
Ausfälle vermieden werden.

Ruud Schoenmakers: „In diesem Moment baut TBI

eine neue Schleuse, zusätzlich zur Aufrechterhaltung der
bestehenden Schleuse. Wir können die Dinge, die wir
hier lernen, noch in Design und Implementierung der
neuen Schleuse einbringen. Die Erkenntnisse, die wir hier
auf technischer Ebene gewinnen, haben daher Auswir-
kungen auf neue Objekte, aber auch auf die Sanie-
rungsaufgabe, die aus Rijkswaterstaat kommt.“

Dieses Projekt einer „smarten Schleuse“ zeigt, wie alle
Partner voneinander partizipieren und damit ihr eigenes
Know-How wieder ein Stück nach vorne bringen.

Der Antriebsstrang zum Heben und Senken der schweren

Schleusentore. Die Zustände von Motoren, Wellen und Getrieben

werden permanent mittels Schwingungsdiagnose überwacht.

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Vorteil: Statt mehrerer Personen ist nur noch eine Person,
nämlich der Fahrer, erforderlich. Das spart Personal und
hält die Abfallentsorgungsgebühren für Stadt und An-
wohner niedrig.

n Kollisionsschutz

Dieser Ein-Mann-Betrieb ist allerdings problematisch beim
Rückwärtsfahren, zum Beispiel in Stichstraßen: Konnte
früher einer der Kollegen als Einweiser fungieren, ist der
Fahrzeugführer nun auf sich allein gestellt. Auch der Vor-
gang des seitlichen Behälterladens birgt Gefahren, sei es
durch Fußgänger, Radfahrer oder einfach nur neugierige
Kinder, die in den Gefahrenbereich gelangen können.

Deshalb wurde an den Fahrzeugen ein technisches
System installiert, welches eine Alternative zum Einweiser
darstellt und auch von den Berufsgenossenschaften als
Alternative akzeptiert wird.

Dr.-Ing. Dietmar Regener, stellvertretender Betriebs-

leiter Abfallwirtschaft, ASP-Paderborn: „Das System ist in
der Lage, unsere Fahrer bei der Rückwärtsfahrt zu unter-

ASP – Kollisionsschutz

beim Seitenladerfahrzeug

Autarkes Fahrerassistenzsystem für den

Rück raum und Ladebereich.

Moderne Seitenladerfahrzeuge werden in

immer mehr Städten zur Abfallentsorgung

eingesetzt. Gerade beim Rückwärtsfahren

muss der Fahrer ohne Einweiser technisch

unterstützt werden, um den Rückraum und

den Ladebereich aktiv abzusichern. Mit dem

Smart-3D-Sensor bietet ifm ein System an,

welches nicht nur Kollisionen im Rückraum

vermeidet, sondern den seitlichen Lade be-

reich absichert.

Üblicherweise ist bei der Leerung von Abfalltonnen ein
kleines Team unterwegs: Neben dem Fahrer sind weitere
Personen damit beschäftigt, die Tonnen an die Straßen-
kante zu stellen und später manuell an den Greifer am
Heck des Fahrzeugs einzuhaken.

Um die Kosten zu senken, setzt man bei den Entsor-
gungsbetrieben Paderborn auf Seitenladerfahrzeuge.
Der Unterschied zu herkömmlichen Müllfahrzeugen:
Der Greifarm ist seitlich statt hinten angebracht. Der
Fahrzeugführer manövriert das Müllfahrzeug parallel zum
Gehweg an die Tonne, die zuvor dort von den An

-

wohnern platziert wurde. Der Greifarm fasst die Tonne
selbstständig, hebt diese zur Entleerung und setzt sie
selbstständig wieder auf dem Gehweg ab.

Mehr Sicherheit –

weniger

Kosten

Der Abfallentsorgungs- und Stadtreinigungs-
betrieb Paderborn (ASP) ist ein Eigenbetrieb
der Stadt Paderborn mit rund 150 Mitarbeitern.

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stützen, das heißt, der Fahrer wird frühzeitig gewarnt,
wenn sich jemand dem Fahrzeug nähert. Der große Vor-
teil dieses Systems ist, dass es nicht nur warnt, sondern
das Fahrzeug sogar stoppt, wenn der Fahrer nicht recht-
zeitig reagieren sollte. Darüber hinaus bietet das System
noch einen weiteren Vorteil: Wir überwachen nicht nur
den Rückraum, sondern auch den Vorgang des Behälter-
ladens. Und da ist es genau wie beim Rückwärtsfahren
so, dass das Fahrzeug den Bereich überwacht, den Fah-
rer warnt und, falls der Fahrer nicht rechtzeitig reagiert,
den Behälterleerungsvorgang stoppt, so dass es erst gar
nicht zu einer Gefahrensituation kommt.“

n Mobiltauglicher Smart-3D-Sensor von ifm

Das O3M-System von ifm warnt vorausschauend vor Ge-
fahren und kann aktiv in das Fahrgeschehen eingreifen.
Dabei ist die komplette Intelligenz im Sensorgehäuse in-
tegriert und kann in wenigen Schritten mittels einfacher
Bediensoftware parametriert werden.

Das O3M-System von ifm warnt

vorausschauend vor Gefahren und kann
aktiv in das Fahrgeschehen eingreifen.

Somit bietet ifm eine preiswerte Lösung für mehr Sicher-
heit und unterschiedlichste Fahrzeugarten an.
Kernstück dieses Systems ist ein im Sensorgehäuse inte-
grierter 3D-Kamerachip des Automatisierungsspezialisten
ifm. Diese Kamera erzeugt mittels PMD-Technologie ein
3D-Bild, welches für jeden Bildpixel einen exakten Ab-
standswert liefert. Die Auswertung dieser Bildinforma-
tionen erfolgt ebenfalls durch vorgegebene Algorithmen
im Smart-3D-Sensor selbst.

Anhand verschiedener Parameter lässt sich der Sensor auf
verschiedene Einbau- und Betriebssituationen parametrie-
ren. Sobald eine drohende Kollision erkannt wird, gibt der
Sensor entsprechende Signale aus – optisch zur Visuali-
sierung für den Fahrer, aber auch Stoppsignale, bei-
spielsweise an die Fahrzeugsteuerung.

n Fazit

Der Smart-3D-Sensor ist ein autarkes Assistenzsystem,
welches den Fahrer unterstützt, indem es Kollisionen zu-
verlässig verhindert.

Dazu Dr.-Ing. Dietmar Regener: „Wir haben mittler-
weile ein System im Test, dass wir seit mittlerweile
3 Monaten im Einsatz haben. Die ersten Ergebnisse dazu
sind sehr gut. Sowohl wir von Seiten der Betriebsleitung
sind überzeugt von den Systemen als auch die Fahrer, die
sagen, es behindert uns nicht in der Tätigkeit, sondern
im Gegenteil, es unterstützt uns. Deshalb haben wir
gerade beschlossen, ein weiteres System beim zweiten
Seitenlader zu kaufen und das System eben auch bei den
anderen Fahrzeugen einzusetzen“.

Damit bietet ifm eine preiswerte Lösung, die automati-
sierte Sicherheit schafft und zugleich Personalkosten
senkt.

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Sicherer Kollisionsschutz:
Der Seitenladerarm stoppt automatisch, wenn sich Personen
dem Gefahrenbereich nähern.

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HeiVi AG, Schweiz – Energieverbrauch

beim Kältespeicher minimiert

Beim Umbau der Bankfiliale der Baseler Nationalbank in
Basel wurden sämtliche Haustechnikinstallationen kom-
plett erneuert. Die Schweizer HeiVi AG hat die Planung
und Projektierung der Heizungs- und Klimainstallationen
vorgenommen. Ziel war es, den Energieverbrauch, die In-
vestitionskosten sowie die Schnittstellen zu reduzieren
und den Gebäudeunterhalt nachhaltig zu optimieren.

Kältespeicherbewirtschaftung mittels

„Null-Durchfluss“-Regulierung.

Um Kosten und den Energieverbrauch zu

sen ken, wird der effiziente Betrieb von Haus-

technikanlagen immer wichtiger. Dabei geht

es um mehr als nur optimales Einstellen von

Betriebszeiten und Temperaturen. Die Haus-

technikanlagen eines Gebäudes sind ganz-

heitlich zu betrachten. Eine Abstimmung

der unterschiedlichen Systeme aufeinander

ist zwingend notwendig.

Die HeiVi AG mit Sitz in der Schweiz ist spe-
zialisiert auf die Planung und Projektierung
von Heizungs- und Klimainstallationen.

Um die

Ecke

gedacht

10

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Peter Heimann, Mitgründer der HeiVi AG, führt aus:

„Als Planer anspruchsvoller Heizungs-, Lüftungs-, Klima-,
Kälte- und Sanitäranlagen unterstützen wir Architekten,
Bauherren und Projektentwickler bei der Realisation von
neuen Anlagen und Optimierungsprozessen. Mit dem
Ziel, maximale Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit bei
guter Behaglichkeit für unsere Kunden zu erreichen,
stehen wir zudem für innovative Planung im Bereich der
Gebäudeautomation. Um das zu erreichen, müssen wir
immer wieder um die Ecke denken.“

n Hausgemachte Verschwendung

Die Grafik 1 zeigt die herkömmlicher Funktionsweise der
Kältemaschine mit leistungsgeregeltem Verdichter. Der
Kältemaschinen-Verdichter (M01) regelt die Kaltwasser-
austrittstemperatur (B01). Die Speicherladepumpe (M02)
fördert eine konstante Wassermenge über den Kälte-
speicher. Zwei Fühler im Speicher regeln das Ein- und
Ausschalten der Kältemaschine. Eine Speicherentlade-
pumpe (M03) fördert anschließend das Kaltwasser zu den
Verbrauchern.

Da die Speicherentladepumpe (M03) über den Diffe-
renzdruck der Verbraucher geregelt wird, fördert die
Pumpe nur so viel Wasser, wie es das System benötigt.

Der magnetisch-induktive Durchflusssensor SM6500

zeichnet sich durch hohe Genauigkeit, Reproduzierbarkeit

und Messdynamik aus.

Die Folge: Im Teillastbetrieb ist der Lademassenstrom
immer viel höher als der Entlademassenstrom. Aufgrund
des konstanten Massenstroms, der die Kältemaschine
speist, reduziert der Verdichter seine Leistung erst im End-
ladebetrieb. Schlussendlich können so die Vorteile des
leistungsgeregelten Verdichters nicht genutzt werden.

M02

B03

M01

M03

B02

B01

Grafik 1: Herkömmliches Modell,
Speicherladung ohne ifm-Sensoren.

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n Verzicht auf Thermometer

Neben den Durchflusssensoren SM6500 wurden bei der
Filiale in Gundeldingen auch die Temperatursensoren
TD2237 von ifm eingesetzt. Im Vergleich zu herkömm-
lichen Temperatursensoren verfügen dieses über eine
digitale Temperaturanzeige. So kann auf ein zusätzliches
Thermometer verzichtet werden. Abgesehen davon, dass
die ifm-Sensoren schnell und genau messen, vereinfacht
deren digitale Anzeige die Inbetriebnahme und Betriebs-
optimierung. Fehler im Kreislauf können sofort erkannt
und umgehend behoben werden.

n Fazit

Der Erfolg gibt Heimann recht: Mittlerweile hat die HeiVi
AG Anlagen bei mehreren Filialen der Basler Kantonal-
bank, der Cler Bank in St. Gallen sowie für das Labor der
Baugewerblichen Berufsschule Zürich nach dem neuen
Verfahren ausgerüstet.
Immer an Bord: die Sensoren von ifm.

HeiVi AG, Schweiz – Energieverbrauch

beim Kältespeicher minimiert

Grafik 2: Modell Speicherladung mit ifm-Sensoren.

n „Um die Ecke denken“

„Wir haben uns gefragt“, so Heimann, „ob Spei-

cherladepumpe und somit auch der Verdichter bedarfs-
gerecht reguliert werden können, um den Prozess zu
optimieren.“ Hier ist „um die Ecke denken“ angesagt.
„Dabei sind wir auf die Module von ifm gestoßen“,
führt
Heimann weiter aus.

Mittels ifm-Durchflusssensoren vom Typ SM6500 wird
der Kältespeicher auf "Null-Durchfluss" geregelt. Die
Speicherladepumpe (M02) wird neu in das System ein-
gebunden. Dabei regelt die Speicherladepumpe (M02)
die Differenz zwischen Speicherlademassenstrom (G01)
und Speicherentlademassenstrom (G02). Jedoch sollte
der Speicherlademassenstrom fünf bis zehn Prozent
höher sein als der Speicherentlademassenstrom. Zudem
ist sicherzustellen, dass der minimale Massenstrom der
Kältemaschine nicht unterschritten wird.

Mit der „Null-Durchfluss“-Regelung mittels ifm-Durchfluss -
sensoren entstehen somit zahlreiche Vorteile. Der Ver-
dichter läuft im Teillastbetrieb und die Leis tungs regulierung
des Verdichters wird voll ausgenutzt. Das bedeutet
weniger Energieverbrauch. Durch hohe Eintrittstempera-
turen in die Kältemaschine wird der Energieverbrauch
zudem minimiert. In der Folge kann der Kältespeicher
kleiner dimensioniert werden, was die Investitionskosten
senkt. Zusätzliches Einsparpotential ergibt sich dadurch,
dass die Speicherladepumpe (M02) im skizzierten Modell
(siehe Grafik 2) weniger Energie verbraucht.

M02

G01

B03

M01

M03

B02

B01

G02

Immer an Bord:

die Sensoren von ifm.

Sehr kurze Ansprechzeit und ein Display zeichnen
den Temperaturtransmitter TD2237 aus.

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ifm ecomatic –

Fertigung für Füge- und Dosiervorgänge

Eine Produktionsanlage bei der ifm in Kressbronn. Hier
werden die neuen ecomat-Controller der dritten Gene-
ration gefertigt. Höchsten Belastungen in widrigsten Um-
gebungsbedingungen müssen diese mobiltauglichen
Steuerungen später standhalten, beispielsweise in mobilen
Arbeitsmaschinen, wo sie Vibrationen und Feuchtigkeit
ausgesetzt sind. Dies stellt besondere Anforderungen an
den Produktionsprozess.

„Damit wir das Produkt fertigen können, mussten wir

eine neue Fertigungsanlage installieren“, so  Lothar
Gschwind, Industrial Engineer bei der ifm ecomatic in
Kressbronn.

Sensoren überwachen das Auftragen von

2-Komponenten-Medien.

Millimetergenau und exakt dosiert wird

Wärmeleitpaste auf eine Platine aufgetra-

gen. Ebenso präzise wird die Klebmasse in

die Gehäusefuge gebracht, bevor die Ge-

häuseteile mit wohldosiertem Druck ver-

klebt werden. Verschiedenste Sensoren

sorgen dabei für eine gleichbleibend hohe

Fertigungsqualität.

Präzise geführt

Verschiedene 2-Komponenten-Medien werden in den Behältern
miteinander vermischt. Sensoren überwachen dabei Füllstand
und Temperatur.

Die ifm ecomatic in Kressbronn, ein Tochter-
unternehmen der ifm-Unternehmensgruppe,
ist spezialisiert auf Entwicklung, Produktion
und Vertrieb von Steuerungs- und Auswerte-
systemen.

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Die Anlage beinhaltet vier Fertigungsprozesse in einem:
Im Klebeprozess wird ein 2-Komponenten-Kleber in die Nut
entlang des Gehäuserandes eingetragen, der die beiden
Gehäuseteile beim anschließenden Zusammenpressen
dauerhaft miteinander verbindet. Damit wird die Dichtig -
keit nach Schutzart IP 67 gewährleistet. Anschließend
erfolgt der Fügeprozess, der ebenfalls automatisch
erfolgt, um Fehler durch händische Produktion zu ver-
meiden. Im dritten Schritt erfolgt dann der Auftrag der
Wärmeleitpaste auf die Leiterplatte. Dabei wird eine
2-Komponenten-Wärmeleitpaste exakt auf die Hitze pro-
duzierenden Bauteile auf der Leiterplatte aufgetragen.

Diese verbindet sich dann mit dem Aluminium-Druck-
gussgehäuse, welches die Wärme ableitet. Am Ende er-
folgt dann das Verschrauben des Gehäuses.

n Drei Firmen in Kooperation

Die eigens dafür entwickelte Anlage ist das Ergebnis einer
Kooperation dreier Firmen: Die Firma Fichter Maschinen-
bau aus Eichstetten am Kaiserstuhl hat die Anlage ge-
baut. Die Firma Viscotec aus Töging am Inn hat sich auf
die Zuführung der 2-Komponenten-Medien – hier des
Klebers und der Wärmeleitpaste – spezialisiert. Und ifm

Auftrag der 2-Komponenten-
Wärmeleitpaste auf die Leiterplatte.

Zylindersensoren überwachen präzise die Endlagen
des Kolbens durch die Zylinderwand hindurch.

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Wir haben eine Maschine für ifm

konzipiert, die diverse Fügevorgänge und
zwei Dosiervorgänge für 2-K-Materialien
durchführt.

ifm ecomatic –

Fertigung für Füge- und Dosiervorgänge

kopf zugeführt. Über einen statischen Mischkopf werden
die Medien homogen vermischt und dann auf die Leiter-
platte aufgetragen“.

Lothar Geschwind von ifm ergänzt: „Das Ganze

musste so entwickelt werden, dass es auch prozesssicher
ist, dass nichts schiefgeht, weil hier automatische An-
lagen gewisse Teile zusammenführen und zum Schluss
einfach keine Ausschussteile produziert werden dürfen, die
unnötig hohe Produktionskosten verursachen würden“.

n Effiziente Sensorik

Um die komplexen Produktionsprozesse zu überwachen,
kommen verschiedenste Sensoren von ifm zum Einsatz.

Zahlreiche ifm-Drucksensoren vom Typ PN überwachen
in diversen Leitungen mittels Druckmessung präzise die
Zuführung der 2-Komponenten-Medien. Damit wird ein
gleichbleibend perfektes Mischungsverhältnis gewährlei-
stet. Die keramische Messzelle der Sensoren ist langzeitsta-
bil und überlastfest. Das gewährleistet eine gleichbleibende
Produktqualität, sogar bei auftretenden Druckspitzen.
Die Drucksensoren der Baureihe PQ sind in den Zuleitun-

ist nicht nur der Auftraggeber und Betreiber der Anlage,
sondern auch zugleich Hersteller der verbauten Sensorik.

Martin Baumann von Fichter Maschinen: „Hier haben

wir eine Maschine für die Firma ifm konzipiert, die diverse
Fügevorgänge und zwei Dosiervorgänge für zwei
2-K-Materialien durchführt. Die Wärmeleitpaste, die hier
verarbeitet wird, hat eine sehr hohe Viskosität und wir
mussten uns gemeinsam mit der Firma Viscotec bemühen,
die Dosierpumpen mit genügend Material zu versorgen“.

Rolf Aberle von Viscotec erläutert die speziellen An-

forderungen an sein Unternehmens in diesem Projekt:
„Wir kümmern uns um die Entnahme der Materialien aus
dem Liefergebinde, um die Zuführung und gegebenen-
falls Aufbereitung bis zum Dosierkopf. Das ist eine Be-
hälterpumpenanlage, die über ein Vakuum das Material
aus dem Liefergebinde in den Vorlagebehälter füllt und
über die Füllstandsensorik das Material dann druckgere-
gelt dem Dosierkopf zuführt. Die 2-Komponenten Kleb-
stoffe müssen sie sich so vorstellen: In einem statischen
Mischer werden die beiden Medien miteinander homogen
vermischt. Auch die 2-Komponenten-Wärmeleitpaste wird
über getrennte Zuleitungen dem 2-Komponenten-Misch-

Unterschiedlichste Sensoren überwachen Drücke,
Temperaturen und Positionen in der Anlage.

In dieser Anlage werden Wärmeleitpaste und Dichtmasse
aufgetragen und das Produkt final zusammengefügt

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gen der verschiedenen pneumatisch angetriebenen Arme
und Greifer integriert. Sie erkennen Abweichungen vom
vorgesehenen Betriebsdruck, so kann die Anlage sofort
gestoppt werden. Teurer Ausschuss wird somit vermie-
den. Das zweifarbige LED-Display zeigt nicht nur vor Ort
den Messwert deutlich an, sondern durch den Farbum-
schlag (grün / rot) wird auch gleichzeitig der Betriebszu-
stand eindeutig visualisiert.

Die Endlagen der Pneumatikzylinder werden mittels
ifm-Zylindersensoren präzise erfasst und per Schaltsignal
an die Steuerung gegeben.

Zwei Gabellichtschranken mit feinem Lichtstrahl helfen
bei der Referenzierung der feinen Düse, welche den
Klebstoff aufträgt. Dabei wird die Nadel der Düse so ver-
fahren, dass Sie genau die beiden Lichtstrahlen in X- und
Y-Richtung schneidet, damit ist die Ausgangsposition
gesetzt. Das Einsatzgebiet von Gabel- und Winkellicht-
schranken ist das Erfassen kleinster Teile. Ein Vorteil von
Gabel- beziehungsweise Winkellichtschranken ist, dass
Sende- und Empfangselement konstruktionsbedingt zu-
einander immer perfekt ausgerichtet sind. Eine Dejustage
des feinen Lichtstrahls ist nahezu unmöglich.

Am Tank sind Füllstandsensoren vom Typ LMT zur Über-
wachung des Tankinhalts installiert. Sie eignen sich
sowohl für flüssige als auch für pastöse Medien.
Das Besondere: Anhaftungen oder Schaum blenden die
Sensoren zuverlässig aus. Das sorgt für eine präzise Füll-
standerkennung auch bei schwierigen Medien.

Darüber hinaus dienen zahllose induktive und optische
Sensoren zur Positionserfassung von Armen, Klappen
oder anderen beweglichen Elementen.

Kurzum:
ifm bietet ein komplettes Sortiment an leistungsstarker
Sensorik zur optimalen Prozessüberwachung an.

n Fazit

In einem perfekten Zusammenspiel zeigen die Firmen
Fichter, Viscotec und ifm, wie eine anspruchsvolle
Ap plikationsanforderung in einer kompakten Produk-
tionsmaschine zuverlässig und effizient umgesetzt wird.

Zwei Gabellichtschranken mit feinem Lichtstrahl

helfen bei der Referenzierung der feinen Düse,

welche den Klebstoff aufträgt.

17

background image

sächlich für den Eigenbedarf gebaut, aber auch für Erst-
ausrüster (Original Equipment Manufacturer, OEM). Seit
April 2012 ist das Unternehmen Teil einer international
aufgestellten Gruppe, die mit 19.000 Mitarbeitern und
einem Jahresumsatz von rund 5 Milliarden EUR weltweit
einer der größten Systemanbieter für die Nahrungs mittel
verarbeitende Industrie ist. Gemeinsam mit dem Mutter-
unternehmen wird heute die gesamte Produktpalette auf
dem Gebiet der Ventiltechnik abdeckt.

n Führender Spezialist in der Aseptik

Die aseptische Verfahrenstechnik ist ein Bereich, bei dem
es auf absolute Präzision und Sicherheit ankommt. Mit
aseptischen Ventilen werden hochsensible Produkte wie
zum Beispiel Babynahrung, Molkereierzeugnisse oder
klinische Produkte behandelt. Aus diesem Grund ist die
hohe Qualität der Anlagen und Komponenten von größ-
ter Bedeutung. „Wir haben uns von Anfang an auf die
aseptische Verfahrenstechnik spezialisiert und genau für
diesen Bereich mit seinen besonderen Anforderungen
Produkte entwickelt“
, betont die Geschäftsleitung des
Unternehmens. „Durch die sehr speziellen Anforderun-
gen müssen wir immer wieder Sonderlösungen entwi-
ckeln, die wir dann zur Weiterentwicklung nutzen.“

Schweiz – Füllstandmessung in der

aseptischen Verfahrenstechnik

Drucksensoren für die aseptische

Füllstand messung.

Die hydrostatische Füllstanderfassung in

Tanks ist nicht neu. Doch der Einsatz in hy-

gienisch anspruchsvoller Umgebung oder

gar bei aseptischer Verarbeitung pastöser

Medien, ist eine ganz besondere Herausfor-

derung. Die Drucksensoren von ifm liefern

selbst unter diesen widrigen Umständen ex-

akte Messwerte. Damit sind sie eine clevere

Alternative zu den üblicherweise verwen-

deten Stabsonden oder zur Kugelschwimm -

technik.

Wir sind zu Besuch bei einem Spezialisten auf dem Gebiet
der aseptischen Verfahrenstechnik in Kirchberg in der
Schweiz. Seit den 80er-Jahren werden hier Abfüllanlagen
für die Bereiche Molkerei, Getränke und Food haupt-

Auf

perfektem

Niveau

Auf

perfektem

Niveau

18

background image

n Vom Ventil bis zur Systemlösung

Das Unternehmen entwickelt und produziert hauptsäch-
lich aseptische Ventile für Prozessanlagen, die vor allem
in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz kommen. Die
Ventile werden zum Beispiel bei der Ultrahocherhitzung
von Milch und anderen Molkereiprodukten verwendet.
Laut Geschäftsleitung überzeugen die Lösungen durch
Funktionalität, langlebige Qualität und benutzerfreund -
liche Bedienung.

Darüber hinaus bietet der Betrieb auch Systemlösungen
auf dem Gebiet der aseptischen Füllsysteme an, zum
Beispiel zur vollaseptischen Befüllung von sogenannten
„Intermediate Bulk Containern“ mit bis zu 1.000 Liter
Fassungsvermögen.

n Alternative zur Stabsonde

Für Komponenten, die in sterilen oder aseptischen Pro-
zessen eingesetzt werden, gelten außergewöhnlich hohe
Anforderungen an Funktion, Design und Eigenschaften.
Geht es um das Thema Niveaumessung in Behältern für
Abfüllanlagen, wird von Fachleuten oft bemängelt, dass
die häufig angewandte Niveaumessung mittels Stabson-
den oder Kugelschwimmtechnik nicht zuverlässig genug

ist, eine hohe Störanfälligkeit aufweist und die Reinigung
solcher Systeme häufig nur mit großem Aufwand hoch-
hygienisch erreicht werden kann. Gesucht wurde daher
eine Lösung, die in puncto Messgenauigkeit, Hygiene
und Zuverlässigkeit deutlich bessere Werte liefert. Diese
Lösung wurde mit einem Drucksensor der Baureihe PI27
von ifm gefunden.

n Drucksensor für den Hygienebereich

Dabei handelt es sich einen Ganzmetall-Drucksensor mit
Display. Die Messzelle ist totraumfrei bündig eingebaut.
Das verhindert Ablagerungen und erlaubt eine optimale
Reinigung. Sie besteht aus hochreiner Keramik (99,9 %
Al

2

O

3

). Die weiteren Werkstoffe im Kontakt mit dem

Medium sind PTFE und Edelstahl 1.4435. Zusammen mit
der Oberflächenbeschaffenheit von Ra <0,4 / RZ4 erfüllt
der Sensor somit alle Anforderungen für aseptische
Applikationen.
Zudem ist der Sensor durch die hohe Schutzart IP 68 / 69K,
dem hygienegerechten Design, der hohen Temperatur-
beständigkeit und dem Edelstahlgehäuse resistent gegen
Hochdruckreinigung mit aggressiven Reinigungsmitteln,
wie sie in der Lebensmittel-, Getränke und Pharmaindu-
strie üblich sind.

Ein Drucksensor im Tankboden misst den hydrostatischen Druck.
Daraus lässt sich präzise der Füllstand ermitteln.

19

PI27

Produktionsausfälle

kennen wir seit dem Einsatz
der ifm-Sensoren nicht mehr.

background image

20

„Wenn eine Anlage neu befüllt und gereinigt werden

muss, ist mit mindestens vier Stunden Zeitverlust zu rech-
nen. Das ist ein halber Tag Produktionsausfall. Diese Pro-
bleme kennen wir seit dem Einsatz der ifm-Sensoren
nicht mehr“,
ergänzt der Geschäftsführer.

Zudem wird die deutlich geringere Investitionssumme für
einen ifm-Drucksensor gegenüber handelsüblichen Stab-
sonden, die Gewährleistung von fünf Jahren und die
ready-to-work-Funktionalität der Module hervorgehoben.

„Also wir setzen keine Stabsonden mehr ein“, schließt

er nach einem Rundgang durch die Produktion.

Schweiz – Füllstandmessung in der

aseptischen Verfahrenstechnik

Die Parametrierung erfolgt direkt über die Tasten am
Sensor. Ein gut ablesbares Display, kombiniert mit einer
intui tiven Bedienbarkeit, erlaubt die schnelle und kom-
fortable Inbetriebnahme.

Die Geräte verfügen über zwei Schaltausgänge, die als
Schließer oder Öffner programmiert werden können. Ein
Schaltausgang kann zur Ausgabe des Messwertes auch
als skalierbarer Analogausgang konfiguriert werden.

Darüber hinaus besitzt der Sensor eine IO-Link-Schnitt-
stelle. Sie erlaubt die externe Parametrierung oder die
digitale Messwertübertragung. Auch eine Diagnose des
Sensors ist per IO-Link möglich. Das bietet zusätzliche
Sicherheit in der Applikationsüberwachung.

Die Anbindung an den Prozess erfolgt über den Asepto-
flex-Vario-Prozessanschluss G 1 mit vier Dichtungsmög-
lichkeiten und bei Bedarf mit verschiedenen Adaptern.

n Maximale Zuverlässigkeit

„Eigentlich ist es ja ein Druckmessgerät“, berichtet der

Geschäftsführer des Unternehmens und führt weiter
aus, „aber wir messen damit sehr exakt die Füllstände.“

Da das Füllstandniveau immer exakt gehalten werden
muss, wären die Folgen fatal, wenn eine Messung nicht
exakt ausgeführt würde. Wichtig ist dabei, dass weder
Überfüllungen noch Unterfüllungen stattfinden, die häufig
bei der Verwendung von Stabsonden vorkommen.

Wir setzen keine

Stabsonden mehr ein.

Drucksensoren der Baureihe PI27 besitzen ein robustes Edel-
stahlgehäuse und sind resistent gegen Hochdruckreinigung
mit aggressiven Reinigungsmitteln.

Die totraumfrei und bündig eingebaute hochreine Keramikmess-
zelle erfüllt die Anforderungen für aseptische Applikationen.

background image
background image

Containerumschlag auf Schiff, Bahn oder Lkw:
Duisburg Intermodal Terminal, kurz DIT, in
Duisburg-Rheinhausen.

22

3D-Kamera warnt bei Hindernissen.

Riesig, dutzende Tonnen schwer und un-

übersichtlich: An allen Containerhäfen der

Welt helfen Reachstacker beim Stapeln und

Umschlagen von Containern.

Damit es beim dichten und schnellen Ran-

gieren innerhalb der Containerterminals

nicht zu Zusammenstößen kommt, bietet

ifm electronic einen automatischen Kollisi-

onsschutz an: Eine 3D-Kamera am Heck

überwacht den Rückbereich, erkennt im

Weg befindliche Objekte und warnt den

Fahrer vor möglichen Zusammenstößen.

Die Augen des Fahrers sind nach vorn gerichtet, wenn er
mit den bis zu 40 Tonnen schweren und 14 m breiten
Containern an Auslegern durch die engen Container -
stapel zirkelt. Auch beim Rückwärtsrangieren muss der
sich quer befindliche Container im Blick behalten
werden, um nicht an den zu Wänden aufgestapelten
Containern anzuecken.

Dabei kommt es immer mal zu kritischen Situationen,
etwa wenn zwei Reachstacker beim Rangieren rückwärts
aufeinander zufahren, LKW die Wege kreuzen oder Ge-
genstände oder Personen sich im Fahrbereich befinden.
Eine normale Rückfahrkamera bietet dem Fahrer zwar
eine Sicht nach hinten, aber sie ist passiv, gibt in kriti-
schen Situationen keine Warnsignale aus.

n Automatischer Kollisionsschutz

Aktiven Schutz bietet die O3M-Kamera von ifm: Die
integrierte 3D-Sensorik visualisiert auf einem Bildschirm
im Cockpit nicht nur Hindernisse hinter dem Fahrzeug,
sondern bestimmt auch deren Größe, Position sowie
deren etwaige Bewegung. Basierend auf dieser Erfassung

DIT – Sicherer Kollisionsschutz

mit innovativer 3D-Kamera

Kollisionsschutz
im   R ü

c

k

w

ä r t s gang

Automatischer Kollisionsschutz:

3D-Kamera am Heck warnt selbständig vor

Hindernissen und möglichen Kollisionen.

background image

des Umfelds und der Eigenbewegung
des Reachstackers bewertet das O3M-
System die kritische Relevanz von Ob-
jekten. Es warnt den Fahrer vor genau
den Hindernissen, die im Fahrweg liegen
oder sich auf Kollisionskurs bewegen.
Damit wird vermieden, dass der Fahrer
durch zu viele Objektwarnungen in
nicht kritischen Bereichen irritiert wird.

Ein weiterer Vorteil des intelligenten
O3M-Systems ist, dass in Fällen, in
denen sich ein anderes Fahrzeug von
der Seite in den Fahrweg hinein bewegt,
das Risiko sehr viel frühzeitiger erfasst

wird als bei einer reinen Abstand-
basierten Warnung.

n Kamerabild mit eingeblen deten

3D-Objekten

Das O3M-System besitzt zwei integrierte Kameras: Eine
herkömmliche 2D-Kamera und eine 3D-Kamera, die zu
jedem Bildpunkt die exakte Entfernung ermittelt.
Der Vorteil für den Anwender: Detektierte Objekte
werden im ausgegebenen 2D-Bild farbig hervorgehoben.
Kritische Hindernisse können z. B. rot herausgestellt wer-
den, weniger kritische Objekte in gelb oder grün.

Zudem kann in diesem Fall auch ein zusätzliches Warn-
symbol ausgegeben werden. Die Generierung dieser
Überblendung erfolgt komplett innerhalb des O3M –
es ist also weder zusätzliche Hardware noch eine auf-
wendige Einrichtung oder Programmierung notwendig.
Die Darstellungsform ist mit der ifm-„Vision Assistant“-
Bediensoftware einfach und komfortabel an die Appli-
kationsbedingungen (Farbe, Symbolik, Sprache etc.)
anpassbar.

n Gestufte Warnungen

Parallel zur visuellen Darstellung wird auf dem CAN-Bus
eine Warnung versendet, die eine zusätzliche akustische
Warnung sein kann oder sogar ein Bremseingriff. Diese
Reaktion kann auch in Abhängigkeit von der Entfernung
zum Hindernis gestaffelt ausgelöst werden, das heißt,
dass zuerst eine akustische und visuelle Warnung erfolgt.
Falls der Fahrer nicht reagiert und die Situation kritischer
wird, kann das Fahrzeug angebremst werden.

n Das O3M-System im Detail

Der integrierte PMD-3D-Chip von ifm erfasst Szenen und
Objekte dreidimensional mit nur einer Aufnahme. Dabei
werden Bewegungsverzerrungen, wie sie bei Linien

-

scannern auftreten können, verhindert. Basierend auf der

Kritische Situation:
Zwei Reachstacker im Rückwärtsgang.

Herausforderung beim Rückwärtsfahren: Vorne den Container
im Blick halten, hinten den Verkehr beobachten.

ifm bietet eine preiswerte

Lösung für mehr Sicherheit nicht
nur in der Hafenlogistik.

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24

patentierten und mehrfach ausgezeichneten PMD-
Technologie von ifm wurde ein Sensorsystem entwickelt,
das den rauen Umgebungsbedingungen im Bereich mo-
biler Arbeitsmaschinen gerecht wird. Neben der robusten
und gleichzeitig kompakten Bauform ist das O3M-
Sensorsystem speziell für Anwendungen im Außenbe-
reich mit wechselnden Lichtverhältnissen oder direkter
Sonneneinstrahlung ausgelegt. Im Gegensatz zu ande-
ren Sensoren, zum Beispiel Laserscannern, kommt der
ifm-3D-Sensor ohne bewegliche Komponenten aus. Da-
durch ist er besonders widerstandsfähig und verschleiß-
frei. Das Funktionsprinzip der PMD-Technologie beruht
auf dem Lichtlaufzeitverfahren. Dabei wird die zu ver-
messende Szene mit einem modulierten, unsichtbaren
Infrarotlicht beleuchtet und das reflektierte Licht trifft auf
den PMD-Sensor. Dieser ist ebenfalls an die Modula tions-
quelle gekoppelt. Jedes Pixel des PMD-Chips bestimmt
aufgrund der Phasenverschiebung zwischen gesendetem
und empfangenem Signal die Abstände zur Szene. Die
integrierte, aktive Fremdlichtunterdrückung verhindert
eine Sättigung des Bildaufnehmers durch eingestrahltes
Fremdlicht fast vollständig. Somit kann der PMD-3D-
Sensor bei voller Sonneneinstrahlung von 120 klx betrie-
ben werden. Die integrierte 2 x 32-Bit-Prozessor-Archi-
tektur sorgt für eine sehr schnelle und zuverlässige
Berechnung der 3D-Daten direkt im System und das mit
bis zu 50 Bildern pro Sekunde.

n Smarte Funktionen

Die mobilen 3D-Smart-Sensoren verfügen über einige in-
tegrierte Auswertefunktionen, die es ermöglichen, neben
dem hier beschriebenen Kollisionsschutz eine Vielzahl an-
derer Applikationen zu lösen, z. B. Linienführung oder
Bereichsüberwachung. Dabei wird eine hochentwickelte
Algorithmik aus dem Automotive-Bereich eingesetzt, die
für die zuverlässige automatische Objekterkennung von
bis zu 20 Objekten sorgt.

Die Parametrierung des Systems erfolgt in wenigen
Schritten über den komfortabel zu bedienenden ifm-
Vision-Assistant für Windows. Dazu braucht der An-
wender lediglich einige Parameter, z. B. zur Fahrzeug-
geometrie, eingeben. Die Einrichtung dauert in der Regel
nur wenige Minuten, dann ist das System betriebsbereit.

n Schnittstellen für die Kommunikation

Die Ausgabe der vorverarbeiteten Funktionsdaten erfolgt
dabei über den CAN-Bus, wahlweise über CANopen oder
SAE J 1939. Parallel dazu können bei Bedarf auch die voll-
ständigen 3D-Informationen über Ethernet UDP und eine
entsprechende externe Prozesseinheit verarbeitet wer-
den. Entwicklern steht damit auf Wunsch ein offenes
System zur Verfügung.

Kritische Objekte werden im
Kamerabild markiert.

Kamerabild mit eindeutiger Warnung bei Objekten
auf Kollisionskurs.

DIT – Sicherer Kollisionsschutz

mit innovativer 3D-Kamera

Das O3M-System besitzt zwei

integrierte Kameras: Eine herkömmliche
2D-Kamera und eine 3D-Kamera,
die zu jedem Bildpunkt die exakte
Entfernung ermittelt.

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25

n Fazit

Das O3M-System ist ein mobiltaugliches autarkes Assis -
tenzsystem, welches vorausschauend vor Kollisionen
warnt und gegebenenfalls auch aktiv ins Fahrgeschehen
eingreifen kann. Die komplette „Intelligenz“ ist im kom-
pakten Sensorgehäuse integriert. Die Parametrierung
erfolgt in wenigen Schritten mittels einfacher Bedien soft-
ware. Damit lässt sich das System auf unterschiedlichste
Fahrzeugarten einsetzen. Somit bietet ifm eine preiswerte
Lösung für mehr Sicherheit nicht nur in der Hafenlogistik.

O3M-System: 3D-Kamera (rechts) und

Infrarot-Beleuchtungseinheit (links).

Beispiel für eine
unkritische Kurvenfahrt.

Beispiel einer kritischen Situation

aufgrund eines sich bewegendes Objektes.

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26

Kusch+Co –

Präzise Konturerkennung per Lichttaster

Perfekte Optos
für perfekte
Kanten

Einer der zahlreichen Bearbeitungsschritte bei der Her-
stellung von Möbeln ist das Glätten und Egalisieren von
furnierten Oberflächen. Für großformatige Möbelplatten,
zum Beispiel Tischplatten von Konferenztischen, wird

Konturen optisch abtasten.

Bei der Bearbeitung von furnierten Ober-

flächen dienen leistungsstarke Lichttaster

zur Konturerkennung und sorgen für höch-

ste Qualität beim Schleifprozess.

Das mittelständische Unternehmen Kusch+Co
aus dem sauerländischen Hallenberg ist Her-
steller von design-orientierten Sitzmöbeln und
Tischen für Objekteinrichtungen. Weltweit sind
die Möbel in zahlreichen internationalen
Architekturobjekten zu finden.
Im Bereich „Airport Seating“ ist Kusch+Co
in der Ausstattung von Wartezonen auf über
200 internationalen Flughäfen einer der Welt-
marktführer.

53 absenkbare Schleifschuhsegmente passen sich beim Glätten
der Oberfläche der Werkstückgeometrie an. Das verhindert
unerwünschte abgerundete Schleifkanten.

background image

27

eine von Kusch+Co optimierte Langbandschleifmaschine
der Firma Heesemann eingesetzt. Die Herausforderung
beim Schleifprozess: Sowohl an den äußeren Rändern als
auch an Aussparungen sollen die Kanten des hochwerti-
gen Furniers nicht abgerundet  angeschliffen werden.
Deshalb dürfen die Schleifschuhsegmente, unter denen
sich gerade kein Furnier befindet, nicht angepresst wer-
den. Aus diesem Grund werden Kontur und mögliche
Aussparungen des Werkstücks bei jedem Durchlauf er-
fasst und an die Steuerung übergeben.

n Sensor ersetzt Mechanik

Das Problem dieser Langbandschleifmaschine lag in
der Vergangenheit an der Abtastung der Tischplatten,
denn diese Abtastung erfolgte mit mechanischen Tastern.
Über Kipphebel mit Rollen wurde die Tischplatte erfasst
und von der alten SPS ausgewertet. Die SPS-Eingänge
benötigen nur einen kleinen Strom von ca. 1 mA.
Dadurch gab es immer wieder Probleme mit den Schalt-
kontakten der mechanischen Taster, da sie nicht mehr
zuverlässig schalteten, wenn die Kontakte im Laufe der
Zeit abnutzten.
Weiterhin war die Abtastung durch die Rollen ein großes
Problem. Der Schleifstaub setzte die Lager der Rollen zu,

Die Steuerung erhält durch die Sensoren ein „Bild“ des
Werkstücks und steuert so das Absenken der einzelnen
Schleifsegmente.

Die leistungsstarken

optischen Sensoren
der Baureihe O6
gewährleisten optimale
Schleifergebnisse.

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deshalb kam es immer mehr zum Ausfall der Rollen. Die
Rollen kratzten dann Riefen in das Furnier und machten
die Tischplatte unbrauchbar.

Gesucht wurde daher eine Lösung, die eine berührungs-
lose Abtastung ohne mechanische Taster ermöglicht. Die
Abteilung „Betriebstechnik“ der Firma Kusch+Co wurde
bei Ihrem langjährigen Sensorlieferanten ifm fündig.
Die Firma ifm stellte kostenlos ihre Lichttaster der Bau-
reihe O6 zur Verfügung und nach umfangreichen Tests,
wie z. B. die Reaktion der Lichttaster auf den Schleifstaub
und auf unterschiedliche Farben der Furniere, bewies der
Lichttaster die Einhaltung der geforderten Kriterien. In
diesem Zuge wurde auch die SPS komplett erneuert und
die Abtastung der Lichttaster auf einem 19" Zoll Bild-
schirm visualisiert, um eventuelle Fehlabtastungen im
Vorfeld zu erkennen.

n Kontur optisch erfassen

Nun erfassen 51 kompakte ifm-Lichttaster der Baureihe
O6 die Kontur und Aussparungen der Möbelplatte von
vorne und weitere 51 Lichttaster von hinten, jeweils beim
Vor- und Zurückbewegen unter dem Schleifband.
In Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie und den
individuellen Aussparungen steuern sie über eine SPS die
einzelnen Schleifschuhsegmente in ihrem Andruckver-
halten. So wird ein zu starker Druck an den Kanten durch
benachbarte Schleifschuhsegmente ausgeschlossen. Das
Ergebnis sind präzise, rechtwinklige Kanten.

Die Anforderungen an die wie eine Scanner-Leiste ange-
ordneten optischen Sensoren sind hoch: Unterschied-
liche Furniere mit hellen, dunklen, matten oder glänzen-
den Oberflächen müssen ohne Nachjustieren der Senso-
ren zuverlässig erkannt werden. Zugleich muss der

Hintergrund, also die Auflagefläche, ausgeblendet wer-
den. Je nach Stärke der Möbelplatte spielt sich dies im
Bereich weniger Millimeter ab. Deshalb sind Sensoren mit
präziser Hintergrundausblendung gefragt.

n Kleine Optos mit großer Performance

Der Essener Sensorikspezialist bietet mit seinen Licht-
tastern der Baureihe „O6“ passende Sensoren an. Die
Lichttaster O6H201 besitzen eine einstellbare Tastweite
von 2 bis 200 mm. Diese maximale Tastweite ist farbun-
abhängig. Sie gilt sowohl für weiße Flächen mit 90 %
Remission als auch für schwarze Oberflächen mit gerade
einmal 6 % Remission. Ein „Nachjustieren“ bei unter-
schiedlich reflektierenden Oberflächen ist bei diesen ifm-
Sensoren nicht notwendig.

Die Lichttaster besitzen eine präzise Hintergrundaus-
blendung. Je nach Abstand und Remissionsgrad der Ob-
jektoberfläche lassen sich Abstände von nur wenigen
Millimetern zuverlässig unterscheiden. Zudem ist die Hin-
tergrundausblendung extrem störsicher: Selbst stark
reflektierenden Hintergründen wie Edelstahl oder durch
bewegte Maschinenteile verursachte Reflexionen beein-
flussen die Erkennung nicht. Ermöglicht wird dies durch
eine spezielle Empfangszeile im Sensor.

Der klar begrenzte runde Lichtfleck von gerade einmal
8 mm Durchmesser (bei maximaler Tastweite) bietet eine
homogene Lichtverteilung im Lichtkegel. Streulicht um
den Lichtfleck herum, welches durch Reflexionen andere
optische Sensoren stören könnte, wird vermieden. Das
schafft zusätzliche Sicherheit insbesondere in dieser
Applikation, bei der die Sensoren dicht nebeneinander
montiert sind. Die Einstellung der Tastweite erfolgt intuitiv
per Potentiometer. Hell- oder Dunkelschaltung ist per
Drehschalter wählbar.

n Fazit

Die leistungsstarken optischen Sensoren der Baureihe O6
gewährleisten optimale Schleifergebnisse – ein Parade-
beispiel dafür, wenn zwei Weltmarktführer ihre Kompe-
tenzen zusammenführen.

Kompakte, kleine Optos der Baureihe O6 mit bester
Performance. Intuitiv und einfach ist auch das Einstellen von
Tast- bzw. Reichweiten per Potentiometer und Drehschalter
(H/D-Umschaltung).

Kusch+Co –

Präzise Konturerkennung per Lichttaster

28

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30

Hassia Mineralquellen –

Permanente Schwingungsdiagnose

Voraus-
schauender
Anlagenschutz

Leistungsstarke Antriebe transportieren die Flaschen
über hunderte Meter durch die einzelnen Stationen –
vom Rinser, Füller, Verschließer über die Etikettierung bis
zur Abfertigung. Beim Übergang der Flaschen von einem
Transportband auf das nächste sowie beim Anstoßen der
Flaschen mit der Führungsschiene und untereinander,
entstehen punktuelle Stoßbelastungen, die sich letzt-
endlich über hunderte von Flaschen zu starken, unregel-
mäßigen Vibrationen am Antrieb addieren. Die Lager am
Getriebe und Motor müssen deshalb überwacht werden,
um die Verschleißgrenze rechtzeitig voraussagen und
eine Wartung durchführen zu können.

Permanente Schwingungs-

diagnose in der Mineralwas-

serabfüllung.

Um Stillstandzeiten durch un-

geplante Maschinenausfälle

zu vermeiden, setzt Hassia-

Mineralquellen in der Flaschenabfüllung

auf permanente elektronische Schwin-

gungsdiagnose. Die Investition hat sich

schon in der Pilotphase gerechnet: Ein sich

anbahnender Schaden an einem Antrieb

wurde rechtzeitig erkannt und behoben.

Somit wurde ungeplanter Anlagenstill-

stand verhindert.

Mit einem Jahresabsatz von rund 765 Millio-
nen Litern ist die Hassia-Gruppe einer der
größten Mineralbrunnen Deutschlands, der
mit unterschiedlichen Unternehmenstöchtern
und Marken Mineralwässer und alkoholfreie
Erfrischungsgetränke in den oberen Preis-
klassen anbietet.
Allein im Stammwerk im hessischen Bad
Vilbel laufen sechs Abfüllanlagen parallel im
Dreischichtbetrieb.

Sensoren erlauben Schwingungsdiagnose auch an Stellen,
die man im laufenden Betrieb aus Sicherheitsgründen nicht
erreichen würde.

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n Manuelles Abhören

Eine weitverbreitete Methode, das Schwingungsver halten
zu überwachen, ist das manuelle akustische Abhören mit-
tels Stethoskop.

Gerhard Simon, Instandhaltungsleiter bei Hassia-

Mineralquellen, erzählt: „Früher haben wir manuell über-
wacht. Eine Person wurde zur Maschine geschickt, um
den Motor abzuhören. Das war aber ein rein subjektives
Empfinden. Drei Personen, die mit einem Stethoskop
einen Antrieb, Motor oder Getriebe abhören, empfinden
jeweils etwas komplett Unterschiedliches. Dieses manu-
elle Abhören hat noch einen entscheidenden Nachteil:
Bei dreimaligem Abhören hat man nie die gleichen Be-
triebszustände. Ich muss die Maschine im Drehen abhö-
ren, aber ich kann es nicht während des Abfüllbetriebs
machen, z. B. im Füller-Rinser-Bereich aus mikrobiologi-
schen Gesichtspunkten: Man kann in diesen Reinraum
während des Abfüllens nicht hinein. Also kann man es
nur am Wochenende machen, wenn nicht abgefüllt wird.
Jedoch habe ich dann im Leerlaufbetrieb ein anderes
Schwingungsverhalten. Und dann gib es noch Bereiche,
zum Beispiel am  Entetikettierer, wo Kardanwellen lau-
fen, wo die Motoren und Getriebe eng verbaut sind. Dort
kommt man im laufenden Betrieb gar nicht hin.“

n Elektronische Schwingungsdiagnose

Eine andere Lösung zur Maschinendiagnose musste her.
Automatisierungs- und Sensorikspezialist ifm bietet unter
der Bezeichnung „efector 800“ solche Schwingungs-
diagnosesysteme an. Schnell kam man zusammen.

Gerhard Simon: „Wir haben uns dafür entschieden,

an einer unserer PET-Mehrweganlagen die ersten Ver -
suche mit der elektronischen Schwingungsdiagnose
zu machen. Einige Maschinen wie die Spiragrip, die
Flaschenreinigungsmaschine, Entetikettiermaschine, Ab-
schrauber so wie der Füller-Rinser-Bereich wurden mit
den Sensoren ausgestattet.“

Sensoren erkennen rechtzeitig das Erreichen der Verschleiß-
grenze am Motor-Getriebe-Block.

31

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Das System besteht zum einen aus Schwingungssensoren
vom Typ VSA001 und zum anderen aus Auswerteeinhei-
ten, Typ VSE100.

Die zylindrischen Sensoren werden mittels Bohrungen
direkt in den Motor oder Getriebeblock verschraubt. Sie
erfassen kontinuierlich die Vibrationen an nicht-rotieren-
den Maschinenoberflächen. Sie arbeiten mit kapazitivem
Messprinzip und sind durch ihren speziellen mikrome-
chanischen Aufbau (MEMS) frei von Sättigung und
triboelektrischen Störeinflüssen. Ein integrierter Selbst-
test bietet zusätzliche Sicherheit.

Die Auswerteeinheit Typ VSE überwacht bis zu
32 Schwingungsindikatoren (Objekte) an bis zu 4 unter-
schiedlichen Messpunkten an denen ein Schwingungs-
aufnehmer vom Typ VSA angebracht ist.

Über Schaltausgänge lassen sich Voralarm und Haupt-
alarm ausgeben und wie hier bei Hassia per Leuchtmelder
signalisieren. Per Ethernet TCP/IP kommuniziert die Aus-
werteeinheit beispielsweise mit der Maschinensteuerung
oder der Leitebene.

Gerhard Simon: „Hier habe ich ein wertefreies

System, wo ich meine Grenzwerte definieren kann und
sagen kann „ok, das ist mein Level, den will ich nicht
überschreiten, da muss ich einschreiten und mechanisch
irgendetwas verbessern, beispielsweise durch Schmie-
rung oder den Austausch von Bauelementen“. Das war
vorher nicht gegeben.“

n Bewährungsprobe bestanden

Schon kurze Zeit nach der Installation hat die Schwin-
gungsdiagnose ihre erste Bewährungsprobe bestanden.

„Bereits nach wenigen Wochen hatten wir erste

Erfolge, als durch die Schwingungsdiagnose ein sich an-
bahnender Anlagenstillstand durch eine mechanische
Störgröße erkannt wurde. Wir konnten rechtzeitig repa-
rieren und so den Anlagenausfall verhindern. Die gelben
Leuchtmelder gaben Voralarm. Dann hat man die
Maschine an einem Wochenende genau inspiziert und
festgestellt, dass an einem Transferstern, wo die
Flaschen vom Rinser zum Füller übergeben werden, eine
Lagerstelle erhöhtes Spiel aufwies und zudem eine
Kardanwelle, die den Rinser und den Verschließerblock
antreibt, unrund lief und damit Schwingungen im
Gesamtsystem verursacht hat. Diese Störquellen konn-
ten wir bei einem geplanten Stillstand reparieren und so
verhindern, dass wir zu einem ungeplanten Stopp mitten
in der Produktion kommen, was in einem Dreischicht  be-
trieb natürlich fatale Folgen gehabt und immense Kosten
nach sich gezogen hätte.“,
so Gerhard Simon.

Schwingungssensoren an den Antrieben
erfassen selbst kleinste Vibrationen.

Die Auswerteeinheit VSE100 wertet die Signale
von bis zu vier Schwingungssensoren aus.

Am PC in der Leitwarte lässt sich das Schwingungsverhalten
visualisieren, zudem kann der Betreiber Grenzwerte setzen
(gelbe und rote Linie für Vor- und Hauptalarm).

32

Wir sind in der

Getränkeindustrie wohl
der erste Abfüllbereich, der
angefangen hat, mit der
ifm-Schwingungsdiagnose
zu arbeiten.

Hassia Mineralquellen –

Permanente Schwingungsdiagnose

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33

n Rundumschutz

Neben der Vor-Ort-Anzeige des Schwingungszustands
mittels Leuchtmelder lässt sich die Auswerteeinheit per
Ethernet TCP/IP auch mit dem Leitstand vernetzen.

Hier plant Hassia einen weiteren Ausbau seiner Anlage.

Instandhaltungsleiter Simon: „Momentan ist eine ein-

zige Anlage vernetzt auf den Arbeitsplatz eines Mitar-
beiters. Wir werden das aber sukzessiv ausbauen. Die
anderen drei Anlagen sind momentan noch durch Be-
dienpersonal überwacht, die dann der Instandhaltung
Meldung erstatten, wenn ein gelber Voralarm oder ein
roter Hauptalarm auf den Leuchtmeldern angezeigt wird.
Dann können wir rechtzeitig reagieren. Ziel ist, dass wir
in der Instandhaltung permanent den Zustand unserer
Anlagen online verfolgen können. Bislang überwachen
wir vier Maschinen in unserer Pilotanlage. In Zukunft wol-
len wir die gesamte Anlage mittels Schwingungsdiagnose
überwachen und dokumentieren, aus welchem Scha-
densereignis heraus was gewechselt werden musste, um
die Anlage gegebenenfalls weiter zu optimieren. Auch
wollen wir die Kosten erfassen, um nachzuweisen, dass
sich die Investition in das Diagnosesystem gelohnt hat.
Ich habe noch ganz viele weitere Ideen für das System:
Wir haben noch unzählige Pumpen in solchen Anlagen,
die überwachungswürdig sind und noch ganz viele
Nebenstellen und Nebenantriebe, die man überwachen
könnte, um jederzeit einschreiten zu können, bevor sich
ein Stillstand anbahnt.“

n Vorreiter gelobt

Die Entscheidung, die Prozesssicherheit mittels perma-
nenter Schwingungsdiagnose abzusichern, wurde auch
beim jährlich stattfindenden IFS (International Featured
Standards)-Audit, einer in der Lebensmittelbrache üb li-
chen Zertifizierung, besonders gewürdigt.

Gerhard Simon: „Wir sind in der Getränkeindustrie

wohl der erste Abfüllbetrieb, der angefangen hat, mit der
ifm-Schwingungsdiagnose zu arbeiten. Im Abschlussbe-
richt wurde löblich erwähnt, dass wir in der Instandhal-
tung mittlerweile anfangen, mit solchen Systemen die
Anlage zu überwachen, was sich logischerweise auch auf
die Produktsicherheit auswirkt. Denn wenn sie einen Still-
stand in einer Anlage haben, muss diese dann leerge-
fahren werden. Dieses Leerfahren wird notwendig, um
eine Verkeimung der gereinigten Flaschen, die ja im
Reparaturfall auf den Bändern stehen oder aber eine
Verkeimung im Reinraum, sollte in diesem gearbeitet
werden, zu vermeiden. So kann aus einer Reparatur, die
an sich nur 30 Minuten dauert, ein ungeplanter Stillstand
von bis zu 2 Stunden entstehen. Das hat unnötige
Kosten zur Folge.“

n Fazit

Der Verschleiß von Maschinenteilen lässt sich nicht ver-
hindern. Doch mit der permanenten Schwingungsdia-
gnose werden Schäden zuverlässig und rechtzeitig
erkannt. Die Instandhaltung wird planbar. Mit ver-
gleichsweise geringer Investition lassen sich dann teure
Anlagenausfälle verhindern, was sich letztendlich auch
positiv auf die Produktqualität auswirkt.

Gerhard Simon, Instandhaltungsleiter bei
Hassia-Mineralquellen in Bad Vilbel.

Visuelle Zustandskontrolle vor Ort:
Die Leuchtmelder für „Voralarm“ und „Hauptalarm“.

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34

Am Anfang stand die Analyse, welche mechanischen
Teile besonders kritisch in Bezug auf Verschleiß und Aus-
fall sind.
Ob Fließbänder oder Hebebühnen: An ihnen, genauer
gesagt an ihren Lagern, entstehen die stärksten mecha-
nischen Beanspruchungen. Ein Schadensfall an dieser
Stelle der Anlage hätte hier einen erheblichen Produk -
tionsstopp zur Folge.

Sensoren erlauben zustandsorientierte

Wartung.

Im sogenannten „Bodyshop“ wird die

Karosserie aus vorgestanzten Blechteilen

mit Hilfe von Schweißrobotern zusammen-

gesetzt. Jede Karosserie muss dazu die 100 m

lange Produktionsstraße durchlaufen.

Ein neuralgischer Punkt, denn ein Stillstand

an dieser Stelle würde die gesamte

Produktion stoppen.

Deshalb hat IVECO zusammen mit dem

Auto  matisierungsspezialisten ifm electronic

ein umfas sendes Diagnosesystem installiert,

welches eine zustandsorientiertes Wartung

erlaubt und somit ungeplante Produk tions-

ausfälle wirkungsvoll verhindert.

IVECO –

Zustandsorientierte Wartung

IVECO ist ein weltweiter Hersteller unter
anderem von LKW und Nutzfahrzeugen. Im
Werk Suzarra bei Mantova in Norditalien
rollen täglich 250 Transporter vom Typ „Daily“
vom Band.

Roboter verschweißen vorgestanzte

Blechteile zu einer Karosserie.

Diagnose
im Bodyshop

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35

Amodio Cioffi,

Maintenance

Engineering Robot IVECA SPA: „Wir
haben beschlossen, eine zustandsorien-
tierte Wartung an der wichtigsten Linie
im Karosseriewerk durchzuführen, da
alle Varianten vom Transporter dort pro-
duziert werden. In dieser Produktions-
linie werden zunächst die Seitenteile an
die Bodengruppe geführt. Danach wer-
den die Querstreben angebracht und
anschließend das Dach aufgesetzt. Die
Transporte zu den Schweißstationen er-
folgen vollautomatisch. Anschließend
gehen die verschiedenen Rohkarosse-
rievarianten in die Weiter verar beitung.“

Um eine maximale Verfügbarkeit der
Anlage zu gewährleisten, muss ein sich

anbahnender Verschleiß von Maschinenkomponenten
frühzeitig erkannt werden.

Fabio Piccinelli, WCM Plant Support IVECO SPA:

„Für eine kontinuierliche Verbesserung sind wir immer
auf der Suche nach neuen Technologien um die Effizienz
und Produktivität zu steigern. Was die Instandhaltung be-
trifft, sind wir von einer zyklusbasierten Wartung zu einer
zustandsorientierten Wartung mit einer erheblichen
Kosteneinsparung übergegangen.“

n Schwingungsdiagnose

Konkret bedeutete das: An sämtlichen mechanischen
Anlageteilen wurden Schwingungssensoren von ifm in-
stalliert.

Die Zylindrischen Sensoren vom Typ VSA werden dabei
direkt mit dem Gehäuse des jeweiligen Lagers oder
Getriebes verschraubt.
Die separat installierte Auswerteeinheit VSE analysiert
permanent das Schwingungsverhalten. Sie erkennen sich
anbahnende Schäden durch Unwucht und geben recht-
zeitig Alarm.

Guiseppe Sotira, Body Shop Technical Engineering

IVECO SPA: „Alle installierten Sensoren helfen dem
Wartungspersonal, den Verschleißzustand jeder Kompo-
nente in Echtzeit zu erkennen und eventuell notwendige
Wartungsmaßnahmen einzuleiten, bevor ein echter
Schaden auftritt.“

n Fluide überwachen

Eine zustandsorientierte Wartung geht aber weit über die
Überwachung mechanischer Komponenten hinaus. Ein
Beispiel ist die Überwachung der Kühlflüssigkeit in den
Schweißzangen.

Schwingungssensoren überwachen
Lager und Antrieb. Verschleiß wird frühzeitig erkannt.

Engpass: Eine Störung an dieser Stelle
würde die komplette Produktion stoppen.

Die ifm-Software LR SMARTOBSERVER

überwacht und verwaltet die Messdaten
aller Sensoren.

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36

Mögliche Fehlerquellen sind verstopfte Filter oder Lecka-
gen. Hier überwachen ifm-Durchflusssensoren für kleine
Durchflussmengen vom Typ SBY den Durchfluss und
Drucksensoren vom Typ PN den Druck in den Leitungen.

Im zentralen Kühlkreislaufsystem überwacht der Durch-
flusssensor SM den Durchfluss. Das Druckluftsystem wird
zuverlässig mit einem SD überwacht. Auch kleinste
Leckagen werden sicher erkannt.

Sämtliche Sensoren übertragen ihr Messwerte digital per
IO-Link.

Roberto Militello, Body Shop Maintenance IVECO

SPA: „IO-Link überträgt die Daten digital für eine zuver-
lässige Prozesssteuerung. Das Messsignal wird im Sensor in
digitale Daten umgewandelt und weitergeleitet. Darüber
hinaus können wir die Schaltpunkte des Sensors für Vor-
alarm und Alarm direkt vom Server aus programmieren
ohne an den Sensor vor Ort zu müssen. Wir können den
Sensor im Server sehen und kalibrieren. Bei einem Aus-
tausch ist eine Programmierung nicht mehr erforderlich.“

Als Software kommt der LR AGENT zum Einsatz. Er sam-
melt die Daten der Sensoren und legt sie einer Microsoft
SQL-Datenbank ab. Die Analyse und Darstellung dieser
Daten übernimmt die Software LR SMARTOBSERVER.

Dazu nochmal Guiseppe Sotira:

„Die ifm-Software LR SMARTOBSERVER überwacht und
verwaltet die Messdaten aller Sensoren. Die Darstel-
lungsmöglichkeiten der Parameter zeigen ein transpa-
rentes Abbild der kompletten Produktionsanlage. Jedes
Ereignis ist exakt abzulesen. Meldungen wie Voralarme
oder Alarme sendet das System per E-Mail.“
Damit wird die zustandsorientiert Wartung ermöglicht,
die sich perfekt in das Konzept von Industrie 4.0 ein-
bringt.

n Fazit

ifm hat das System für IVECO im laufenden Betrieb
installiert, ohne die Produktion anhalten zu müssen. Im
Parallelbetrieb konnte man das neue System ausgiebig
testen.  Es hat sich bewährt. Anbahnende Schäden wer-
den nun frühzeitig erkannt und ohne Produktionsstill-
stand behoben.

Guiseppe Sotira bringt es abschließend auf den

Punkt: „Dank dieser Zusammenarbeit mit ifm ist IVECO
bestens für Industrie 4.0 gerüstet“.

Links die Auswerteeinheiten für die Schwingungssensoren,
rechts die IO-Link-Master, welche die Sensorsignale an die
übergeordneten Systeme weiterleiten.

IVECO –

Zustandsorientierte Wartung

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37

Die ifm-Software
LR SMARTOBSERVER
meldet die Über- oder
Unterschreitung von
Grenzwerten.

Die ifm-Software LR SMARTOBSERVER
bietet Transparenz bis hinein in jeden
einzelnen Sensor.

Im laufenden Betrieb nachgerüstet:
Elektronische IO-Link-Drucksensoren von
ifm lösen mechanische Manometer ab.

Dank dieser Zusammenarbeit

mit ifm ist IVECO bestens für
Industrie 4.0 gerüstet.

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KLN Ultraschall –

Ultraschall-Reinigungsanlage mit AS-i

Eine

Sache

In unzähligen Produktionsbereichen wird die Ultraschall-
reinigung eingesetzt. Häufig nach mechanischen Bear-
beitungsprozessen, nach denen das Werkstück zur
weiteren Verarbeitung oder Veredelung absolut frei von
Schleifpartikeln oder anderen Anhaftungen sein muss.
Ein Beispiel ist die Entfernung des feinen Schleifstaubs in
der Glasbearbeitung, etwa bei der Herstellung optischer
Linsen. Auch in der Materialaufbereitung kommt die
Ultraschallreinigung zum Einsatz. Die hier gezeigte An-
lage dient zur Reinigung mikroskopisch kleiner Düsen,
die bei der Herstellung von Kunststofffasern eingesetzt
werden. So weit wie das Einsatzgebiet, so breit ist auch

Ultraschall-Reinigungsanlage komplett mit

AS-i verdrahtet.

In 30.000 Schwingungen pro Sekunde ver-

setzt, löst Wasser durch ultra-feine Kavi-

tationsexplosionen selbst mikroskopisch

kleine Schmutzpartikel von Oberflächen

oder aus feinsten Spalten. Und das auch an

Stellen, die von außen beispielsweise mit

einem Wasserstrahl nicht erreichbar sind.

Eben so sauber wie die gereinigten Gegen-

stände ist die steuerungsseitige Auslegung

der Anlage: Denn anstatt aufwendiger

Kabelbäume kommt das schlanke Bus-

system AS-Interface zum Einsatz.

Mehrstufige Ultraschall-Reinigungsanlage
der Firma KLN.

Die Firma KLN Ultraschall aus Heppenheim hat
sich auf den Bau solcher Anlagen für den welt-
weiten Einsatz spezialisiert.

saubere

saubere

background image

39

das Spektrum der Anlagen: von kleinen, standardisierten
Kompaktgeräten bis hin zu individuellen, garagengroßen
Anlagen.

Oftmals sind die Reinigungsanlagen fester Bestandteil
eines Produktionsprozesses. Ein Ausfall stoppt den ge-
samten Prozess. Deshalb ist maximale Zuverlässigkeit
gefragt. Und im Fall einer Störung muss sich der Fehler
schnell lokalisieren lassen. Neben zuverlässiger Sensorik
und Aktuatorik ist auch deren Verkabelung maßgeblich
für Zuverlässigkeit und Diagnosefähigkeit.

Hier spielt das eingesetzte Feldbussystem AS-Interface
(Aktuator-Sensor-Interface, kurz AS-i) seine Vorteile aus.
Statt komplexer und nur schwer zu durchschauender
Kabelstränge läuft Kommunikation auf Sensorebene über
ein schlankes, zweiadriges AS-i Buskabel.

Dazu Dieter Bickelhaupt, Bereichsleiter Reinigungs-

technik bei KLN: „Baugröße, Flexibilität und der sehr
schnelle Aufbau, dezentral an jeder Stelle der Anlage,
sind für uns maßgebliche Vorteile von AS-i“
.

Wie bei den Sensoren setzt KLN auch bei der Feldbus-
Kommunikation auf Lösungen von ifm. Der Automati-
sierungsspezialist bietet vom Abgriff über I/O-Module bis
hin zum Master-Gateway sämtliche Komponenten für
eine umfassende Kommunikationslösung mit AS-Inter-
face an.

„Wir waren damals einer der ersten Kunden von ifm,

die AS-i eingesetzt haben, mit durchschlagendem Erfolg,
der bis heute noch gut von ifm bekleidet wird. ifm hat
ein Programm, das für unsere Anwendungen einfach ge-
sagt optimal passt“
, so Dieter Bickelhaupt.

n Herstellerübergreifender Standard

AS-i ist ein herstellerübergreifender Standard für den
Anschluss von Sensoren und Aktuatoren auf der ersten
Feldebene. Es ist weltweit das einzige international
akzeptierte Verdrahtungssystem und genormt nach
IEC 62026-2. Mit über 15 Millionen installierter Slaves
hat es sich als kostengünstiger und robuster Zubringerbus
für alle industriellen Steuerungen bewährt.

Sämtliche Sensorik ist über Module an das Bussystem
AS-Interface (AS-i) angeschlossen.

ifm hat ein Programm,

das für unsere Anwendungen
einfach optimal passt.

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40

Aufgrund des standardisierten Systems, des geringen Ver-
drahtungsaufwands und dank der werkzeuglosen
Schnellverbindungstechnik bietet AS-i einfaches „Plug &
Play“ bei der Installation und Inbetriebnahme. Ein weite-
rer nicht zu unterschätzender Vorteil: Die Reduktion der
Klemmstellen führt zu einem deutlich geringeren Doku-
mentationsaufwand.

Dieter Bickelhaupt: „Früher haben wir konventio-

nell verdrahtet, d. h. mittels Klemmkastensystem und
direkt über die Ein- und Ausgänge der SPS. Die Verdrah-
tung war umfangreich und nahm viel Platz in der Anlage
bzw. im Schaltschrank ein.“

Bei AS-i dagegen werden sowohl Daten als auch Energie
für die angeschlossene Sensorik / Aktuatorik gemeinsam
über ein zweiadriges Flachkabel übertragen. Die verpo-
lungssichere Durchdringungstechnik hilft dabei, Fehler
bei der Installation zu vermeiden. Der modulare Aufbau
und die frei wählbare Netzstruktur folgen konsequent der
Anlagenstruktur und bieten dem Anlagenentwickler
maximale Flexibilität.

n Alles über ein gelbes Kabel

Für die Prozesssteuerung sind unterschiedlichste Sensoren
und Aktuatoren in der Reinigungsanlage verbaut: Hier
dienen induktive und optische Sensoren zur Positions-
überwachung der Behälterwagen, in denen die zu reini-

genden Teile manuell zu- und abgeführt werden.
Prozesssensoren überwachen Temperatur und Füllstand
der Flüssigkeiten in den Reinigungsbehältern.
Sowohl binäre Schaltsignale als auch analoge Prozess-
werte wie Temperaturwerte werden über den AS-i Bus
an die Steuerung übertragen.

Ein Beispiel für Sensoren mit kombinierter Aktuatorik sind
die sicheren AS-i Türschalter mit Zuhaltung. Wenn sie von
der Steuerung über AS-i ein „Freigabesignal“ erhalten,
geben sie die Verriegelung frei und der Auszug kann
geöffnet werden.
Somit wird verhindert, dass der Anwender versehentlich
während des Reinigungsvorgangs oder während des Be-
stückens den Auszug aus der Anlage ziehen kann.

Diese sicherheitsgerichteten
AS-i Türschalter mit Zuhal-
tung sorgen dafür, dass die
Auszüge nicht während des
Reinigungsprozesses verse-
hentlich geöffnet werden
können.

Baugröße, Flexibilität

und der sehr schnelle Aufbau,
sind für uns maßgebliche
Vorteile von AS-i.

KLN Ultraschall –

Ultraschall-Reinigungsanlage mit AS-i

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41

n AS-i kann auch „sicher“

Die Anlage enthält u. a. sicherheitsgerichtete Einrichtun-
gen. Neben den Türschaltern mit Verriegelungsaktuatorik
sind das vor allem NOT-AUS-Taster und induktive Sicher-
heitssensoren zur Positionserfassung.

Hier spielt AS-i einen weiteren Trumpf aus: Auch sicher-
heitsgerichtete Signale können dank des erweiterten AS-i
Standards „Safety at work“ über das gelbe Flachkabel
übertragen werden. Eine separate Leitung für sicher-
heitsgerichtete Signale ist nicht erforderlich.
Spezielle Sicherheitsmodule überwachen die Kommuni-
kation auf dem Bus. Sicherheitskomponenten bis zur
höchsten Steuerungskategorie 4 nach EN 954-1, SIL 3
nach IEC 61508 und EN ISO 13849-1 / PL e lassen sich
über AS-i anschließen.

n Vom Sensor bis in die Anlagensteuerung

Der konkrete Anschluss von Sensoren und Aktuatoren er-
folgt über die Ein- / Ausgabemodule, im AS-i Netzwerk
auch als “Slave“ bezeichnet. In der Regel werden diese
Module sensornah an dezentraler Stelle montiert. Sie stel-
len über standardisierte M12-Anschlüsse die Verbindung
zwischen Sensorik / Aktuatorik und dem AS-i Bus her.
Letzterer wird in Form eines gelben zweiadrigen Flach-
kabels in das Modulunterteil eingelegt. Die Durchdrin-
gungstechnik stellt eine zuverlässige Verbindung her.
Der Vorteil dieser Montage: Die Module lassen sich ein-
fach, auch nachträglich, an beliebiger Stelle an das Bus-
kabel anschließen. Auch eine Erweiterung einer Anlage
um zusätzliche Sensoren und Aktuatoren ist dank AS-i
sehr einfach, schnell und kostengünstig realisierbar.

„Safety at Work“: Dieser induktive Sicherheitssensor zur Posi-
tionsüberwachung ist per AS-i mit der Steuerung verbunden.

Unterschiedliche AS-i Module für normale (orange)
und sicherheitsgerichtete (gelb) Kommunikation.

Passive Flachkabelabgriffe zum Anschluss intelligenter AS-i
Sensoren / Aktuatoren an das gelbe Flachkabel.

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42

ifm bietet verschiedene Module für den Schaltschrank,
die Feldmontage oder als Platinenlösung an. Erhältlich
sind diese mit unterschiedlichen Konfigurationen an
digitalen Ein- / Ausgängen, analogen Ein- / Ausgängen
oder speziellen Anschlüssen, etwa für Pt-100-Tempera-
tursensoren.

Darüber hinaus bietet ifm sogenannte „intelligente“ Sen-
soren und Aktuatoren mit integrierter AS-i Busanschal-
tung an, zum Beispiel Pneumatikventile, induktive AS-i
Sensoren oder die hier verwendeten NOT-AUS-Taster.
Diese benötigen kein spezielles AS-i Modul und können
als „Slave“ direkt per Flachkabelabgriff an die AS-i
Leitung angeschlossen werden.

n Master / Gateway

Herzstück eines jeden AS-i Netzes sind sie sogenannten
„Master“. Das sind eigenständige Controller, die den
„Busverkehr“ managen. Zugleich bieten sie eine
leistungsstarke SPS-Funktionalität und sind vom Anwen-
der programmierbar, um Sensor- und Aktuatorsignale zu
verarbeiten und somit als eigenständige, dezentrale
Steuerung zu arbeiten.

Zudem besitzen sie oftmals eine Gateway-Funktionalität,
um etwa per Profinet oder Profibus mit der übergeord-
neten Steuerung oder Leitebene zu kommunizieren.
Je nach Ausführung lassen sich an diesen Mastern ein
oder zwei AS-i Kabel mit jeweils bis zu 248 binären
Sensoren und 186 Aktuatoren anschließen.

n Fazit

Unter dem Strich zählt das Ergebnis: Verdrahtungsauf-
wand, Dokumentationsaufwand und Inbetriebnahme-
zeiten werden durch AS-i signifikant reduziert. Die
Dezentralisierung der AS-i Teilnehmer führt zu kleineren
und preiswerten Schaltschränken. Unübersichtliche
Kabeltrassen werden vermieden. Einfache Diagnose und
ein übersichtlicher Anlagenaufbau führen zu hoher An-
lagenverfügbarkeit und reduzieren zugleich die Kosten
für Montage und Diagnose.

Dazu abschließend Dieter Bickelhaupt: „Da die

Verbindungsleitungen zu den Schaltern und Ventilen alle
mit vorkonfektionierten Kabeln erfolgen, ist dies eine
enorme Zeitersparnis, zudem verhindert es Fehlerquellen.
Die Kosteneinsparung durch den Einsatz von AS-i lässt
sich nicht genau ermitteln. Ich denke jedoch wenn man
alles betrachtet, also auch die Größe des Schaltschranks,
Platzbedarf in der Anlage, dezentrale Anwendung und
Flexibilität auch durch die Ergänzung des Safety-Systems
von ifm, dazu die gute Dokumentenerstellung, so sind
das sicher 10 -15 %. Dazu Arbeitszeiteinsparung bei der
Montage, Dokumentation und Fehlersuche.“

Sichere AS-i Eingangsmodule können
in Schaltschränken oder Vor-Ort-Kästen
eingesetzt werden, um konventionelle,
sichere Sensoren wie NOT-AUS- oder
Türschalter anzuschließen.
Alle Statusanzeigen erfolgen über
frontseitige LEDs.

KLN Ultraschall –

Ultraschall-Reinigungsanlage mit AS-i

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Herzstück: Doppel AS-i Master für zwei AS-i Stränge mit Profinet-Gateway.
Zur Energieversorgung bietet ifm passende AS-i Netzteile an.

Wir waren damals einer der ersten

Kunden von ifm, die AS-i eingesetzt haben,
mit durchschlagendem Erfolg.

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Privatbrauerei Zwettl –

Vollautomatisierung rundum

Zwettler  Bier
zuverlässig
automatisiert

Die neuen energiesparenden Anlagen helfen, den
Ressourcenbedarf zu senken und damit noch umwelt-
schonender zu agieren. Umfangreiche Sensoren sorgen
dabei für Prozessrückmeldungen und Diagnosedaten der
Brauanlagen bis in die Leitebene.

Das detaillierte Engineering wurde von der M&L Consul-
ting aus St. Gallen und der Firma Corosys aus Hofheim

Fit für die Zukunft.

Die Privatbrauerei Zwettl investierte rund 15 Millionen Euro in den Ausbau

und die Modernisierung des Standortes im gleichnamigen Ort in Niederösterreich. Sie ist

damit europaweit einzigartig gut aufgestellt, um höchst flexibel qualitativ hochwertige

Biere vollautomatisch zu brauen.

mit einer individuellen Konstruktion und der vollständi-
gen Automation realisiert.

Als führende Ausrüster für die Brau- und Getränkeindu-
strie vertrauen die Firmen M&L Consulting und Corosys
auf das breite Produktportfolio mit Sensorik und Steue-
rungssystemen von ifm electronic, die höchste Prozess-
sicherheit und Anlagenverfügbarkeit garantieren.

Dies ist wichtig, um die geforderten Normen und Richt-
linien zu erfüllen. Speziell in der Lebensmittelindustrie
sind eine hohe Temperatur- und Reinigungsbeständigkeit
sowie Schutzart IP 68 / 69K gefordert.

n Sensorik im Kaltbereich

Die Prozesskette der Brauerei ist im Groben in drei Berei-
che gegliedert: Sudhaus, Kaltbereich und Abfüllung. Aus
Sicht der Prozesssensorik ist der Kaltbereich der interes-
santeste Teil. Unzählige Druck-, Durchfluss- und Tempe-

Temperaturen, Drücke oder Füllstände:
Unterschiedliche Sensoren überwachen den Prozess.

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Komplexer Ventilknoten:
Sensorik schafft Transparenz.

ratursensoren sind an den Tanks und Rohrleitungen mon-
tiert. Sämtliche Ventile sind mit induktiven Sensoren zur
Positionsabfrage ausgestattet.

Folgende Beispiele zeigen, wie Corosys in der Brauerei
Zwettl die Applikationen mit Hilfe von ifm-Sensoren ge-
löst hat.

n Elektronisches Manometer

in der Kieselgurfiltrationsanlage

Nach dem Gär- u. Lagerprozess gelangt das unfiltrierte
Bier zur Kieselgurfiltrationsanlage. Hier werden Hefe-
zellen und Trübstoffe herausfiltriert.

Mittels Differenzdruckmessung wird der Zustand des
Filters überwacht. Dazu wird das vollelektronische Kon-
taktmanometer PG2894 eingesetzt. Es vereint die Vor-
teile eines elektronischen Drucksensors mit einer einfach
ablesbaren Manometeranzeige.

Der Druckaufnehmer besitzt ein hygienisches, frontbün-
diges Design, wahlweise mit konischem G1-Gewinde
oder Aseptoflex-Vario-Prozessanschluss. Dieser Prozess-

2-in-1: Das vollelektronische Kontaktmanometer PG vereint
Drucksensor und Manometeranzeige in einem Gerät.

1708 gegründet, heute eine der modernsten
Brauereien Österreichs:
Privatbrauerei Zwettl aus Niederösterreich.

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46

Kontakt mit dem Medium absolut unproblematisch. Die
hochgenauen Pt1000-Messelemente der Genauigkeits-
klasse A liefern präzise Messergebnisse.

In Rohrleitungen sind Temperaturfühler vom Typ TM4501
mit hygienischen Prozessanschluss G 1/2 integriert. Die
Auswertung und Weiterleitung des Sensorsignals über-
nimmt der separate Temperatur-Plug TP3231. Er ist sehr
kompakt und besitzt sowohl für den Anschluss des
Sensors als auch für den Ausgang zwei genormte M12-
Anschlüsse. Das reduziert den Montageaufwand gegen-
über eines üblichen Kopf- / Hutschienentransmitters auf
ein Minimum.

n Selbstüberwachender Temperatursensor

in der Kurzzeiterhitzungsanlage

Zur Abtötung von Mikroorganismen und um das Bier
haltbar zu machen, wird es in der so genannten KZE
(Kurzzeiterhitzung) auf eine definierte Temperatur erhitzt.
Hohe Genauigkeit hat hierbei höchste Priorität.

Hierbei wird ein besonderer Sensor eingesetzt: Der ifm-
Temperaturtransmitter TAD991 verwendet zwei unter-
schiedliche Sensorelemente, die sich im Prozess
gegenseitig überwachen. Diese Selbstüberwachung ge-
währleistet, dass eine auftretende Drift des Sensors so-
fort diagnostiziert wird.

Hat sich die Genauigkeit des Sensors verschlechtert, so
spricht man von einer Drift.

anschluss erlaubt auch mit den erhältlichen Adaptern
einen hygienegerechten frontbündigen Einbau.

In Kombination mit der ecolink-Kabeldose der Serie EVT
in M12-Ausführung ist mit IP 68 / IP 69K höchste
Dichtigkeit im Nassbereich gegeben.
Dank der Temperaturbeständigkeit ist das vollelektronische
Kontaktmanometer auch für CIP (Cleaning-In-Place)- /
SIP (Sterilising-In-Place)-Prozesse bestens geeignet.

Die große Zeigeranzeige, die integrierte digitale Prozess-
wertanzeige sowie der LED-Bargraph zur Schaltpunkt-
oder Trendanzeige bieten dem Betreiber höchsten
Ablesekomfort. Mit der hohen Gesamtgenauigkeit
von 0,2 % ist das Gerät auch für sensible Prozesse
einsetzbar.

n Temperaturüberwachung

bei der Herstellung von Mischgetränken

Neben dem reinen Bier produziert Zwettl auch Mischge-
tränke wie das beliebte „Radler“ – Bier mit Zitronen-
limonade. An der Mischstation werden dafür Zusatzstoffe
aus verschiedenen Tanks miteinander gemischt. Für einen
optimalen Prozessablauf sind definierte Medientempera-
turen erforderlich.

An den Tanks leiten Temperaturtransmitter vom Typ TA34
den Temperaturwert per Analogsignal (4…20 mA) an die
Anlagensteuerung. Dank hygienischem Prozessanschluss
G 1/2 und V4A (1.4404)-Gehäusewerkstoff ist der direkte

Typische Tanküberwachung: Grenzstandsensor LMT und
hydrostatisch messender Drucksensor PI im Tankboden.

Positionsrückmeldung: Der induktive Sensor IFT203 überwacht
die Hubstange und meldet der Steuerung, ob das Ventil auch
tatsächlich geöffnet ist.

Dank langjährigem Know-how

bietet der Sensorspezialist ifm
ein umfassendes Produktportfolio.

Privatbrauerei Zwettl –

Vollautomatisierung rundum

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47

Drifterscheinungen sind auf thermischen Stress zurück-
zuführen. Gerade in der Lebensmittelindustrie erzeugen
die regelmäßigen Reinigungsprozesse (CIP, SIP) extreme
Temperaturschocks, die den Sensor extrem stressen und
so eine Drift zwangsläufig herbeiführen.

Um auftretende Temperaturdrift zu erkennen, muss der
Abgleich mit der Referenz automatisiert werden. Genau
hier setzt der kalibrierfreie Temperatursensor TAD an.

Standard-Temperatursensoren verfügen über ein
Widerstandsmesselement, das in der Lebensmittel-
oder Pharmaindustrie sehr häufig der Genauigkeits-
klasse A gemäß DIN EN 60751 entspricht. Im Tempera-
tursensor TAD ist ein Widerstandsmesselement (Pt1000)
integriert. Dieses Widerstandselement wird vom Herstel-
ler speziell vermessen und vorselektiert und ist daher
etwa um den Faktor 4 genauer als die üblicherweise ver-
wendete Klasse A.

Um ein Vergleichssignal zu haben, verfügt die Messspitze
des TAD zusätzlich über ein langzeitstabiles NTC-
Messelement, welches im Produktionsprozess des
Sensors mit der Kennlinie des Pt-Elements „gematcht“
wird. Unter „Matching“ versteht man das Angleichen
zweier Komponenten oder Kennlinien aneinander.

Im normalen Betrieb arbeitet der Temperatursensor TAD
also mit zwei unterschiedlichen Messelementen. Dies
führt dazu, dass bei Ausfall eines Messelements der Pro-
zess mit dem zweiten Messelement noch sicher beendet
werden kann (Backup-Funktion).

Klein, kompakt, kostengünstig:
Der Temperatur-Plug TP wandelt das Sensorsignal
in ein genormtes Analogsignal (4…20 mA).

Die Elektronik des Temperatursensors TAD bildet
den Mittelwert der gemessenen Temperaturen und
stellt einen temperaturproportionalen Analogausgang
4...20 mA zur Verfügung. Während des Betriebes wird
die Differenz der beiden Temperaturen mit zwei ein-
stellbaren Schwellwerten verglichen. Den ersten Schwell-
wert bezeichnet man als Drift-Warngrenze, den Zweiten
als Drift-Alarmgrenze.

Um eine Drahtbruchüberwachung zu gewährleisten, liegt
auf dem Diagnoseausgang im normalen Betrieb ein
24 V-Signal. Wird die Drift-Warngrenze überschritten, so
taktet der Diagnoseausgang mit einer Frequenz von 2 Hz.
Über Timer kann das Signal in jeder Steuerung aus-
gewertet werden. Wird auch die Drift-Alarmgrenze über-
schritten, so schaltet der Diagnoseausgang und es liegt
dauerhaft ein 0-V-Signal an.

Der Vorteil: Verglichen mit üblichen Temperatursensoren,
die zyklisch kalibriert werden, steigt beim Einsatz des
Temperatursensors TAD die Prozesssicherheit.
Beim zyklischen Kalibrieren wird eine auftretende Drift
zwar ebenfalls erkannt, nur wurde bereits eine ungewisse
Zeit mit einem drift-behafteten Sensor produziert.
Da der TAD unmittelbar beim Überschreiten der einge-
stellten Driftschwellen ein Signal generiert und nicht erst
bis zum Ende des Kalibrierintervalls gewartet werden
muss, wird hier die Prozesssicherheit und damit die Pro-
duktqualität in der anspruchsvollen Kurzzeiterhitzung
maßgeblich verbessert.

Perfekter Pumpenschutz: Der Grenzstandsensor LMT (oben)
ermittelt, ob das Rohr gefüllt oder leer ist. Der Drucksensor PI
(unten) überwacht den Förderdruck.

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Der Druckbereich liegt je nach Sensortyp zwischen
100 mbar und 25 bar. Weitere Eigenschaften sind die
hochreine langzeitstabile Keramikmesszelle sowie eine
einfache Bedienbarkeit über die integrierten Tasten und
die LED-Anzeige. Auf der elektrischen Seite lässt sich der
Sensor im 2-, 3- oder 4-Leiter-Betrieb anschließen. Das
vereinfacht den Geräteaustausch in bestehenden Anla-
gen. Des Weiteren zeichnen sich die Sensoren der Bau-
reihe PI28 durch eine hohe Gesamtgenauigkeit (0,2 %)
und elektronische Temperaturkompensation aus. Auf-
grund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit sind sie auch
für CIP- und SIP-Prozesse optimal geeignet.

Das zweite Sensorsystem am Tank ist der Grenzstand-
sensor LMT, der sicher den maximalen und minimalen
Füllstand überwacht. Im Gegensatz zu anderen Lösun-
gen, etwa mechanische Schwinggabeln, kommt er ohne
mechanische Komponenten aus und arbeitet somit
verschleißfrei. Das Besondere: Er ist unempfindlich gegen
Schaum und andere Anhaftungen, diese blendet er
zuverlässig aus. Neben der werksseitigen Voreinstellung
lässt sich der LMT per IO-Link auf verschiedene Medien
bzw. Anhaftungen einstellen. Das gewährleistet auch
bei schwierigen Medien eine zuverlässige Grenzstand-
erkennung.

Vielfältige Adapter erlauben verschiedenste Montage-
möglichkeiten. Dabei arbeitet der Sensor unabhängig von
der Einbaulage. Hochwertige Gehäusematerialien wie

n Füllstandüberwachung an Tanks

An vielen Stellen der Brauerei werden Tanks eingesetzt:
Zum Beispiel im Drucktankkeller als Puffer zwischen
Filtration und Abfüllung, in der Wasseraufbereitung oder
in der zentralen CIP-Anlage. Zur Anlagensteuerung wir
der exakte Füllstand dieser Tanks benötigt, zudem soll der
minimal und maximal zulässige Füllstand erkannt und
gemeldet werden.

Für die hydrostatische Füllstandmessung sind Druck-
sensoren der Serie PI28 am Tankboden montiert. Aus
dem gemessenen hydrostatischen Druck lässt sich die
exakte Füllhöhe des Tanks ableiten.

Das Gehäuse dieser Sensoren besteht komplett aus Edel-
stahl (V4A ,1.4404). Zusammen mit der hohen Schutzart
IP 68 / IP 69K sowie dem prozessorientierten Design
eignet sich diese Baureihe besonders für hygienische
Applikationen. Zuverlässige Dichtungsmöglichkeiten
bietet der neue aus V4A-Edelstahl (1.4435) bestehende
Prozessanschluss G 1 Aseptoflex-Vario. Lebenslang war-
tungsfrei und somit kostensparend sind sowohl die
Metall-auf-Metall- als auch die neue PEEK-Dichtung.
Diese zeichnet sich durch hohe Chemikalien- und Tem-
peraturbeständigkeit aus. Eine weitere hygienische Dicht-
möglichkeit bieten Elastomer-O-Ringe (EPDM / FKM).
Diverse Prozessadapter (wie Clamp, DIN11851 Milch-
rohrverschraubung, u. a.) sind als Zubehör erhältlich,
natürlich ebenfalls aus V4A-Edelstahl (1.4435).

Maximale Prozesssicherheit:
der selbstüberwachende Temperaturtrans-
mitter TAD für besonders sensible Prozesse.

Privatbrauerei Zwettl –

Vollautomatisierung rundum

background image

49

V4A (1.4404) und eine Sensorspitze aus lebensmittel-
geeignetem PEEK erfüllen alle hygienischen Anforderun-
gen. Ein gelasertes Typenschild für eine dauerhafte
Lesbarkeit sowie die hohe Schutzart IP 68 / IP 69K für
Reinigungsprozesse sind selbstverständlich.

n Anwendungen in Rohrleitungen

Die Grenzstandsensoren der Baureihe LMT werden
zudem auch in Rohrleitungen eingesetzt. Sie erkennen,
ob die Rohrleitungen gefüllt oder leer sind und dienen
somit als Trockenlaufschutz für Pumpen. Dank seiner
kompakten Sensorspitze lässt sich der LMT selbst in kleine
Rohrleitungen von DN25 einsetzen. Um den Förderdruck
in Rohrleitungen zu überwachen, wird der oben be-
schriebene Drucksensor PI28 eingesetzt. Dieser leitet den
Messwert als Analogsignal an die Steuerung weiter.

n Induktive Sensoren überwachen

Ventilknoten

Zur Medienlenkung kommen an verschiedenen Stellen
im Brauprozess Ventile in mehr oder weniger große
Ventilknoten zum Einsatz. Elektromechanische Hubven-
tile sorgen dabei für eine offene oder geschlossene Rohr-
leitung und gestatten so das gezielte Verteilen der
Medien. Zur Endlagenerfassung dienen induktive Senso-

ren, welche anhand der Position der Hubstange erken-
nen, ob das Ventil tatsächlich offen oder geschlossen ist.
Die verwendeten Sensoren vom Typ IFT203 besitzen
hochwertige Gehäusematerialien (V4A, PEEK) und die
hohe Schutzart IP 68 / 69 K, sodass sie auch die regel-
mäßigen Hochdruckreinigungsprozesse schadlos über-
stehen.

n Mannloch- und Deckelüberwachung

Eine weitere Anwendung für induktive Sensoren ist die
Positionsüberwachung von Mannlöchern oder Deckeln
an Tanks. Die Sensoren der Bauform IIT212 bieten mit
15 mm ausreichenden Schaltabstand, um auch bei
mechanischen Toleranzen den Zustand „Deckel offen“
oder „Deckel geschlossen“ an die Steuerung zu melden.

n Fazit

Dank langjährigem Know-how bietet der Sensorikspe-
zialist ifm ein umfassendes Produktportfolio, um den
Brauprozess zuverlässig zu automatisieren und eine
gleichbleibend hohe Bierqualität zu gewährleisten.
Aufgrund ähnlicher Anforderungen lassen sich die bei-
spielhaft gezeigten Applikationslösungen auf viele an-
dere Bereiche im Getränke- und Lebensmittelbereich
übertragen und damit fit für die Zukunft machen.

Deckel geschlossen?
Ein induktiver Sensor über-
wacht den Tankdeckel.

Dank seiner kompakten Sensorspitze

lässt sich der LMT selbst in kleine
Rohrleitungen von DN25 einsetzen.

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Starrag Technology –

Digitale Veredelung mit IO-Link

Digitale
Veredelung
mit

Das Portal-Bearbeitungszentrum der Baureihe FOGS der
Starrag Technology GmbH gehört zu den entsprechend
ausgestatteten Maschinen. Diese werden im Maschinen-
bau, in der Luftfahrtindustrie oder in der Automobil-
industrie, dort z. B. zur Fertigung von Presswerkzeugen
für die Karosserieherstellung (Außenhaut-Teile) einge-
setzt. Die im Bild gezeigte Anlage dient in der Luftfahrt-
industrie zur Bearbeitung von Fahrwerkskomponenten
(Landebeine).

Bei diesen komplexen Werkzeugmaschinen ist die sensor -
gestützte Überwachung aller Medien (z. B. Kühl- und
Schmiermittel, Hydraulik, Maschinentemperierung) eine
zentrale Aufgabe. Nur mit eng tolerierten Medientem-
peraturen, Druckwerten und Durchflussmengen ist ein
optimaler Werkzeugeinsatz im vollautomatisierten Pro-
duktionsprozess möglich.

n Sensoren mit digitaler Schnittstelle

IO-Link ist eine robuste, auf Basis von 24-Volt-Signalpe-
geln basierte digitale Schnittstelle, die über die normale
Sensorleitung, alternativ zu Schaltsignalen, eine bidirek-

Mehr Informationen aus dem Sensor.

Bei der Umsetzung von Industrie 4.0 geht es

unter anderem darum, ein digitales Schat-

tenbild einer Anlage zu erstellen, mit dessen

Hilfe sich Prozesse optimieren lassen.

Als maßgebliche Informationsgeber dienen

die vielen Sensoren, die ohnehin schon für

die Steuerung der Maschine verbaut sind.

Dank der IO-Link-Technologie liefern diese

Sensoren weitaus mehr Daten als nur Schalt-

signale oder Analogwerte.

Die Starrag Technology GmbH
mit Sitz in Bielefeld,  baut Werk-
zeugmaschinen und stattet diese umfangreich
mit IO-Link-Sensoren von ifm electronic aus.

Der Produktbereich Droop+Rein der Starrag Technology GmbH
in Bielefeld baut Portalfräsmaschinen für den weltweiten Markt.

50

background image

tionale Kommunikation mit der Steuerung ermöglicht.
Die Sensoren übertragen per IO-Link digitale Messwerte
und Diagnoseinformationen an den IO-Link-Master, zum
Beispiel ein EA-Modul, Gateway oder eine mit IO-Link-
Ports ausgestattete SPS.
Die Sensoren werden dabei mit Standard-M12-Steckver-
bindern angeschlossen. Geschirmte Leitungen und damit
verbundene Erdungen sind überflüssig.

Bei Starrag Technology GmbH hat man sich für Fluidsenso-
ren von ifm entschieden. Der Grund: Der Sensorikspezialist
bietet das größte Produktportfolio an Prozesssensoren
mit IO-Link an.

n Sensorparametrierung aus der Ferne

Ein großer Vorteil von IO-Link ist die Möglichkeit, alle not-
wendigen Parameterdaten über die IO-Link-Anschluss lei -
tung auf den Sensor zu laden. Die Sensor para meterdaten
(z. B. Schaltpunkte, Schalthysterese, Displayfarbe) kön-
nen zu Beginn einer Inbetriebnahme einmalig oder im
laufenden Betrieb situationsabhängig von der Steuerung
zum IO-Link-fähigen Sensor übertragen werden.

IO-Link-Sensoren liefern Daten zur optimalen
Maschinensteuerung.

Der Nutzen für den Kunden: In der Inbetriebnahmephase
einer Maschine können die vorab projektierten Sensorpa-
rameter schnell, unkompliziert und sicher auf den Sensor
übertragen werden. Im laufenden Bearbeitungsprozess,
z. B. bei kleinen Losgrößen, lassen sich dank der IO-Link-
Technik bei Bedarf unterschiedliche Parametersätze für
verschiedene Produkte individuell auf den Sensor einbrin-
gen. Zudem sind natürlich auch spätere Prozessoptimie-
rungen via Fernwartung dank der steuerungsgestützten
Parametrierung einfach per IO-Link durchführbar.
In der Summe ist damit IO-Link eine Schlüsseltechnologie
für Industrie 4.0-Anwendungen.

51

Bei Bedarf lassen sich die Prozesssensoren für

jedes Werkzeug individuell parametrieren.

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52

n Daten doppelt gesichert

Einhergehend mit der steuerungsgestützten Sensorpara-
metrierung bietet IO-Link ab der Version 1.1 eine auto-
matisierte doppelte Datenhaltung der Sensorparameter
im Device und im IO-Link-Master an.

Dietmar Wallenstein, Leiter der Bereiche E-Kons -

truktion und Inbetriebnahme bei Starrag Technology er-
klärt: „Ein großer Vorteil von IO-Link ist die automatisierte
Datensicherung der Sensordaten im Hintergrund. Jeder
Sensor (Device) sendet automatisch seine Parametersätze
zum IO -Link-Master, wo sie dann als Backup gespiegelt
abgelegt werden. Sobald ein Sensor ausgewechselt wird,
findet ein automatisierter Datenaustausch mit dem
neuen Gerät statt. Die Parameterdaten werden dann vom
IO-Link-Master automatisch auf das IO-Link-Device über-
tragen. Das vereinfacht den Austausch eines Sensors
erheblich und reduziert im Fehlerfall deutlich die Still-

standzeit an der Maschine. Gleichzeitig bedeutet das
eine große Arbeitserleichterung für die Service- und
Wartungsmitarbeiter.“

Fehlerhaft parametrierte Sensoren gehören somit der Ver-
gangenheit an. Der Sensortausch reduziert sich auf die
mechanische Montage. Der Kunde kann den Austausch
selbst durchführen. Das Wartungspersonal benötigt keine
Kenntnisse bezüglich Sensorparametrierung, da diese
automatisch im Hintergrund erfolgt. Ausfallbedingte
Serviceeinsätze können so deutlich schneller und sicherer
behoben werden. Das spart Kosten.

n Fehlerfreie digitale

Messwertübertragung

Bisher werden Analogsignale von Sensoren über A/D-
Wandler digitalisiert und in der SPS skaliert. Dies führt zu
Ungenauigkeiten des eigentlichen Messwertes.

IO-Link dagegen liefert die Messwerte vom Sensor digital
an die Steuerung. Eine fehlerbehaftete Übertragung und
Umrechnung von Analogsignalen entfällt. Die digital
übermittelten Messwerte können direkt in der Leitwarte
angezeigt werden. Dabei entspricht der übertragene
Wert immer exakt dem gemessenen Wert. Abweichun-
gen zwischen Vor-Ort-Anzeige und per Analogsignal er-
mitteltem Wert in der SPS treten nicht mehr auf. Auch
Störeinflüsse, etwa durch elektromagnetische Felder auf
das Analogsignal, gehören mit IO-Link der Vergangen-
heit ein.

n Zwei Messwerte – ein Sensor

Moderne Prozesssensoren von ifm stellen häufig mehr als
nur einen Messwert zur Verfügung.

Dietmar Wallenstein dazu: „Häufig verarbeitet ein

Sensor mehr als nur eine physikalische Größe. Neben
Durchflussmenge oder Druck kann so z. B. auch die Tem-
peratur des Mediums über die IO-Link-Schnittstelle aus-
gelesen werden. Früher mussten wir dafür zwei Sensoren
einsetzen.“

Vom Steuerstand aus hat der Bediener Zugriff
auf jeden einzelnen Sensor.

Ein großer Vorteil von IO-Link

ist die automatisierte Datensicherung
im Hintergrund.

Starrag Technology –

Digitale Veredelung mit IO-Link

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53

Das spart Geld bei Hardware, Verkabelung und Montage,
da statt zwei nur noch ein Sensor und damit nur noch
eine Montagestelle erforderlich ist.

n Diagnosedaten

Neben den Prozessdaten kann der IO-Link-Sensor aber
auch Diagnosedaten zum eigenen Zustand des Devices
zur Verfügung stellen.
Beispiel: Der Füllstandsensor erkennt kritische Ablage-
rungen und meldet sie an die Steuerung. Optische Sen-
soren erkennen selbständig Verschmutzungen an der
Linse und melden diese automatisch. Drucksensoren spei-
chern minimale Druckeinbrüche und maximale Druck-
spitzen aus dem Prozess ab, summieren die Anzahl von

Unter- oder Überschreitungen auf. Diese zusätzliche
Funktionalität unterstützt den Anwender entscheidend
in der zustandsorientierten Wartung. Diese erweiterten
Zustandsinformationen reduzieren teure Stillstandzeiten
und die Sicherheit für den Prozess wird erhöht.

n Fazit

Mit der Implementierung von IO-Link bietet die Sensorik
einen erheblichen Mehrwert.

Dietmar Wallenstein fasst die Vorteile für Starrag

Technology zusammen: „Industrie 4.0 ist in aller Munde
und natürlich tragen wir in der Starrag diesem Megatrend
Rechnung. Im Maschinenbau verstehen wir darunter u. a.
die digitale Veredelung der Maschine. Deshalb setzen wir
auf IO-Link. Die Sensoren liefern uns mit kostengünstigen
und robusten Schnittstellen mehr Informationen aus dem
Prozess, den wir damit besser auswerten und optimieren
können. Das ist einer der großen Vorteile von IO-Link und
ein Beitrag auf der Sensorseite, Industrie 4.0 mitzu-
tragen.“

Die zahlreichen IO-Link-Sensoren sind
zentral parametrierbar.

Spart Kosten: Zwei Messwerte (Durchflussmenge
und Temperatur) mit nur einem Sensor.

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54

RFID me

Wessel-Werk – RFID meets AS-i

Wessel-Werk, Weltmarktführer in der Entwicklung und
Produktion von Staubsaugerdüsen, setzt bei der Monta-
getechnik auf Lösungen von ifm, Global Player in Sachen
Automatisierungstechnik und weltweit erster Anbieter
von AS-i basierten RFID-Systemen.
Das Ergebnis ist eine schlanke und transparente Mon -
tageüberwachung bei der Herstellung der Staubsauger-
düsen.

n Die Düse machts

Eine hochwertige Staubsaugerdüse besteht aus gut
einem Dutzend verschiedener Einzelteile.
Um innovative Technologien zeitnah und flexibel umzu-
setzen, entwickelt und baut der Weltmarktführer die

Montageüberwachung.

Die stetige Steigerung des Automatisie-

rungsgrades in modernen Fertigungs-

anlagen wird zunehmend durch Identifika-

tionssysteme unterstützt. Ihre Aufgaben

sind meist die Kontrolle oder Freigabe von

Produktionsschritten oder die Zuordnung

produktbegleitender Informationen.

Besonders einfach gestaltet sich die Umset-

zung, wenn die RFID-Komponenten über

den Feldbus AS-Interface kommunizieren.

Montageautomat zur Produktion von Staubsaugerdüsen.

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55

ets AS-i

Montagemaschinen selbst. Darin durchlaufen Werk-
stückträger mehrere Montagestationen. Auf ihnen wer-
den aus Chassis, Bürstenleisten, Rollen und anderen
Teilen verschiedene Staubsaugerdüsen zusammenge-
setzt.

Bei Wessel-Werk werden verschiedene Varianten bei fle-
xiblen Losgrößen im Mischbetrieb produziert. Förderer
transportieren die Werkstückträger zu unterschiedlichen
Bearbeitungsstationen. Je nach Düsentyp werden un ter-
schiedliche Bearbeitungsschritte ausgeführt und Förder-
wege benutzt. Jeder Werkstückträger ist über einen
speziellen RFID-Code eindeutig identifizierbar. An jeder
Bearbeitungsstation wird der Code ausgelesen, per AS-
Interface an die Steuerung übertragen. Je nach Variante
wird dann der entsprechende Bearbeitungsschritt aus-

geführt beziehungsweise die Weichen auf dem Förder-
weg gestellt. Durch die eindeutige Identifizierung wer-
den Bearbeitungsfehler im Mischbetrieb zuverlässig
ausgeschlossen.

n RFID mit AS-i

Für einen reibungslosen Prozessablauf kommt das indu-
strietaugliche RFID-System DTS125 von ifm zum Einsatz.
Es bietet eine kompakte und einfache Alternative für
Applikationen, in denen eine optische Identifikation auf-
grund von Umweltbedingungen nicht einsetzbar ist.
Es ist zudem das weltweit erste RF-Identifikationssystem
für AS-Interface. Es eröffnet die Möglichkeit, Codeträger
(ID-TAGs) auszulesen oder zu beschreiben und dabei die

Das Wessel-Werk, mit Sitz in Reichshof-
Wildbergerhütte, ist Weltmarktführer in der
Entwicklung und Produktion von Staub-
saugerdüsen.

Die Inbetriebnahme

des AS-i RFID-Systems
ist sehr viel einfacher
als erwartet.

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Vorteile des AS-Interface zu nutzen. Es lässt sich pro-
blemlos in bestehende AS-i Netzwerke integrieren und
ist sofort betriebsbereit. Die Besonderheit der AS-i
Lösung ist die einfache Verdrahtung. An 100 Meter AS-i
Kabel können bis zu 31 Schreib- / Leseköpfe angeschlos-
sen werden. Das Kabel kann beliebig verzweigt werden
und dem Layout der Fertigungslinie folgen. Es eignet sich
sehr gut für modulare Aufbauten, da sowohl Daten als
auch Energie über nur ein Kabel laufen.

Das RF-Identifikationssystem nutzt beim Lesen das gän-
gige AS-i Analogprotokoll 7.4 zum Datentransfer. Spe-
zielle Softwarebausteine sind somit nicht erforderlich. Der
Schreib- / Lesekopf speichert Übertragungsfehler, die zur
gezielten Fehleranalyse abrufbar sind. Antenne, Elektro-
nik und AS-i Schnittstelle sind im kompakten Gehäuse
integriert. Die Spannungsversorgung erfolgt aus dem AS-i
Netz über eine drehbare M12-Steckverbindung. Es ist
keine zusätzliche Betriebsspannung erforderlich, das ver-
einfacht die Montage und minimiert die Verdrahtung.
Das ID-TAG (Transponder) ist in unterschiedlichen Aus-
führungen erhältlich und bietet flexible Montagemög-
lichkeiten für Werkstückträger, Behälter etc.

Mit einfacher Durchdringungstechnik ist das AS-i Modul
am gelben AS-i Flachkabel anschließbar. Das Kabel kann
dabei quer oder längs durch das Modul geführt werden.
Die Montage des AS-i Moduls erfolgt ohne Werkzeug –
zur Demontage wird lediglich ein Schraubendreher be-
nötigt.

Nicht nur RFID-Schreib- / Leseköpfe, auch andere Senso-
ren, etwa Lichtschranken oder induktive Sensoren, lassen
sich über AS-i Module mit der Steuerung verbinden. Das
spart auch hier aufwendige Verkabelungen.

Der AS-i Master sammelt als Kopfstation alle Daten für
alle gängigen, übergeordneten Feldbusse ein. Durch die
intergierte SPS-Funktionalität kann er die Daten vorver-
arbeiten und die übergeordnete Anlagensteuerung ent-
lasten.

n Fazit

Gerhard Feyerabend, Steuerungstechniker bei

Wessel-Werk über die Einfachheit des AS-i RFID-Systems:
„Die Inbetriebnahme des Systems ist viel einfacher als er-
wartet, da die Leseköpfe nach ihrer Installation und
Adressierung die Daten sofort an die SPS schicken. Eine
weitere Konfiguration ist gar nicht mehr notwendig!“

Mit RFID in Kombination mit AS-i bietet ifm eine ideale
Kombination für einfach zu realisierende Identifizie-
rungsaufgaben in der Montagetechnik.

An beliebiger Stelle des AS-i Kabels
lassen sich Sensoren per Flachkabel-
abgriff anschließen.

Unten im Werkstückträger ist der Transponder-Chip ein-

gelassen. Bis zu 224 Bit kann dieser Chip speichern.

An mehreren Montagestationen wird aus Einzelteilen voll-

automatisch eine Staubsaugerdüse zusammengesetzt.

Wessel-Werk – RFID meets AS-i

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Baggern

Baggern

Mehr Informationen aus dem Sensor.

Die Höhe der Baggerschaufel kante zentime-

tergenau im Blick – das ermöglicht das neue

Baggertiefenkontrollsystem der Fa. Gritzke.

Der Clou: Es kann problemlos an jeden

Hydraulikbagger nachgerüstet werden,

ohne in dessen Steuerung eingreifen zu

müssen. Hochpräzise Neigungssensoren an

den einzelnen Baggerarmen und der

Schaufel machen´s möglich.

Präzise Neigungssensoren, ein kompakter BasicController
sowie ein programmierbares Dialogdisplay bilden zu-
sammen mit der eigens dafür entwickelten Software ein
effizientes System und geben dem Baggerfahrer die ab-
solute Kontrolle über seine Arbeitsaufgaben.

Zuerst wird die Referenzhöhe mit dem Rotationslaser und
dem Laserempfänger am Verstellausleger des Baggers
nivelliert. Dann können die geplanten Höhen an jeder
Stelle der Erdarbeiten bestimmt werden.

Die Firma Gritzke Lasertechnik aus Lemgo ist
Spezialist für Baggertiefenkontrollsysteme.
Zusammen mit der ifm-Unternehmensgruppe,
einer der führenden Hersteller für mobiltaug-
liche Sensorik und Automatisierungslösungen,
entstand eine innovative Lösung zur exakten
relativen Höhenbestimmung der Löffelschnei de
beim Baggern.

Der BasicController hilft bei der Berechnung
der Referenzhöhe.

Baggern

Baggern

Baggern
mit System

58

Gritzke –

Tiefenkontrollsystem für Hydraulikbagger

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59

n Exakte Neigungswinkel

Sechs ifm-Neigungssensoren vom Typ JN – verteilt über
den Baggerausleger, im Oberwagen und am Schwenk-
löffel – messen präzise die Neigungswinkel in x- und
y-Richtung.

Aus den Messergebnissen aller sechs Neigungssensoren
und den bekannten Baggerarmlängen errechnet die
intelligente Software über Dreiecksberechnungen zenti-
metergenau die Höhenposition der Löffelschneide.

Relevant ist besonders die Raumgerade zwischen linker
und rechter Schaufelkante, die – mit dem Neigungssen-
sor an der Schaufel – sowohl exakt ebene Flächen als
auch beliebige Böschungswinkelungen bei Erdarbeiten
möglich macht. Die Signalverarbeitung und die komple-
xen Berechnungen erfolgen im Dialoggerät, welches Dis-
play, Bedientasten und einen leistungsfähigen Controller
beinhaltet. Das Display zeigt dem Baggerfahrer grafisch
die Stellung der Baggerschaufel sowie die aktuelle Höhe
der Schneidekante an.

Zudem signalisiert eine gut sichtbare Ampel im Blickfeld
des Baggerführers, ob die gewünschte Tiefe erreicht ist.

Das setzen von Höhenmarken, Böschungslehren sowie
eine direkte Sichtverbindung sind nicht mehr erforder-
lich. Auch Arbeiten bei Nacht oder bei Verdeckung sind
dadurch möglich.

Je Baggerarm ermittelt ein Neigungssensor
den exakten Winkel.

Rolf Oschatz, Geschäftsführer bei Gritzke Lasertechnik

„Das besondere an unserer Lösung ist, dass es durch ein-
fache Parameteränderung problemlos an unterschied-
liche Bagger verschiedener Hersteller adaptierbar ist.“

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n Für den robusten Einsatz

Weitere Vorteile des Systems: Die Sensoren im Außenbe-
reich sind für ein breites Temperaturspektrum (-40 bis
85 °C) ausgelegt. Eine aktive Temperaturkompensation
sorgt für exakte Messwerte des JN – unabhängig von der
Umgebungstemperatur. Sie besitzen über den gesamten
Messbereich von 0...360 Grad eine hohe Genauigkeit von
0,1 Grad, ohne lästiges Sprungverhalten. Der Anschluss
erfolgt über vibrationssichere, abgedichtete M12-Steck-
verbindungen.

Das Dialoggerät mit Bedientasten und grafischem Display
bietet dem Baggerführer jederzeit Übersicht über die
wichtigsten Einstellungen. Per Tasten, Touch-Display und
Drehregler kann er die relevanten Einstellungen, etwa die
gewünschte relative Tiefe, komfortabel und eindeutig
einstellen. Auch die Umstellung auf das zugrunde lie-
gende Koordinatensystem (Lot- / Euler- / Kardanwinkel)
ist per Tastendruck möglich.

n Fazit

Langjährige Erfahrung mit Baumaschinensteuerungen
und Automatisierungs-Know-how aus erster Hand: Die
Kunden profitieren von der hohen Qualität und Zuver-
lässigkeit der einzigartigen Baggertiefenkontrolle.
Kurzum: Wenn sich Kompetenzen ergänzen, kann
„Erde“ auch richtig bewegt werden!

Eine Ampel im Blickfeld des Baggerführers zeigt, ob sich
die Schaufel zu hoch oder zu niedrig befindet.

Das ifm-Dialoggerät CR1082 dient zur Anzeige
und Dateneingabe, außerdem führt die integrierte SPS
die Höhenberechnung durch.

Auch die Querneigung der Baggerschaufel wird
in der Berechnung berücksichtigt.

Das Dialoggerät mit

Bedientasten und grafischem
Display bietet jederzeit
Übersicht über die
wichtigsten Einstellungen.

60

Gritzke –

Tiefenkontrollsystem für Hydraulikbagger

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62

Nivellierautomatik für Planiermaschinen.

In keiner anderen Branche ist der Wettbe-

werbsdruck so hoch wie in der Bauwirt-

schaft. Wer hier seine Position am Markt

halten und ausbauen will, muss seine Wirt-

schaftlichkeit verbessern. Mit anderen Wor-

ten: mehr Effizienz durch eine Erhöhung

der Arbeitsgeschwindigkeit bei gleichzeiti-

ger Verbesserung der Qualität.

Mit der einzigartigen Gritzke-Nivellierautomatik GRi-P1
für Planiermaschinen wird die Einsatzflexibilität der
Maschinen und die Produktivität erheblich gesteigert. Das
trägt dazu bei, Materialkosten bei der Erdbewegung und
Feinplanie einzusparen. Das System lässt sich mit mehreren
Sensoren ausstatten, kombiniert einfache Bedienung und
überzeugt mit einer selbsterklärenden Benutzerober

-

fläche. Jeder Millimeter zählt, wenn beim Planieren im
Straßenbau kilometerlange Streckenabschnitte auf ein
gleichmäßiges Niveau gebracht werden müssen. Denn
selbst nur ein Millimeter in der Höhe entscheidet dabei
leicht über einige LKW-Ladungen an Material.

n Per Laser auf Niveau

Ein millimetergenaues Niveau über weite Strecken ist nur
mit Hilfe moderner Technik effizient umsetzbar. Dabei
haben sich lasergestützte Systeme als besonders präzise,

Automatik
schafft

Niveau

Niveau

Millimetergenau planieren mittels Laser-Niveaukontrolle

und automatischer Schildnachführung.

Die Gritzke Lasertechnik OHG mit Sitz im ost-
westfälischen Lemgo ist u. a. spezialisiert auf
die Entwicklung, Produktion und Vertrieb von
Positionierungssystemen für Baumaschinen.

Gritzke –

Nivellierautomation für Planiermaschinen

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preiswert und zuverlässig erwiesen. Das
Funktionsprinzip: Ein auf einem Stativ
angebrachter Laser rotiert um die ei-
gene Achse und erzeugt so eine Laser-
ebene. Diese wird parallel zu der
gewünschten Oberfläche ausgerichtet.
Eine am Raupenschild montierte senk-
rechte optoelektronische Empfangszeile
erfasst den Laserstrahl.

Eine intelligente Steuerung führt den
Laserempfänger und damit das Rau-
penschild so nach, dass diese immer in
exakt gleicher Höhe zur Laser-Projekti-
onsebene stehen. Somit kann sich der

Raupenfahrer auf das horizontale Verfahren seiner Raupe
konzentrieren, während das Raupenschild vollautoma-
tisch und millimetergenau auf Referenzhöhe gehalten
wird.

Um schräge Flächen zu ebnen, wird der Laser einfach
parallel zur gewünschten Neigung ausgerichtet. Je nach-
dem, ob die Planierraupe längs, quer oder schräg zur
Neigung fährt, ist eine unterschiedliche Querneigung des
Planierschildes erforderlich. Auch diese ist bei laser

-

gestützten Systemen automatisch steuerbar. Dazu wird
auf dem Planierschild seitlich ein zweiter Laserempfänger
montiert. Alternativ kommt ein Querneigungssensor und /
oder ein Ultraschallsensor auf dem Planierschild zum Ein-
satz.

Die Gritzke Lasertechnik OHG mit Sitz im ostwestfäli-
schen Lemgo ist spezialisiert auf die Entwicklung, Pro-
duktion und Vertrieb von Positionierungssystemen für
Baumaschinen. Die Kunden profitieren von der hohen
Qualität, Zuverlässigkeit der Systeme und vom Service-
anspruch des Unternehmens.

Ein zentrales Credo: die Umgehung des Produkt-
bindungszwangs der Marktführer, das heißt: die Gritzke-
Systeme können auf jede Maschine montiert werden, un-
abhängig davon, ob diese bereits mit Kabelvorrüstungen
ausgestattet ist.

Um sich von marktüblichen Systemen abzuheben, hat
Gritzke die Vor- und Nachteile sämtlicher Systeme be-
rücksichtigt und zusätzlich die eigenen Ideen umgesetzt.

n Ein neues flexibles System musste her

Zur Steuerung der Nivelliersysteme setzte Gritzke in der
Vergangenheit  programmierte Controller verschiedener
Hersteller ein. Der Nachteil: Kunden- und maschinenspe-
zifische Anpassungen oder Softwareänderungen konnte
Gritzke als Systemintegrator nicht selber vornehmen. Die
Softwarehoheit lag bei den Hardwareherstellern. Indivi-
duelle Anpassungen bzw. Änderungen waren zeit- und
kostenintensiv oder wurden abgelehnt.

Dipl.-Ing. Rolf Oschatz, Geschäftsführer bei Gritzke:

„Vor etwa 2 Jahren wurde von mir entschieden, ein
eigenes lasergestütztes Nivelliersystem für Baumaschinen
zu entwickeln. Ziel war es, unseren Kunden eine Kombi-
nation aus besonderer Anwenderfreundlichkeit, präziser
Genauigkeit und bestem Wettbewerbspreis zu bieten.
Mit unserer Entwicklung erfinden wir grundsätzlich das
Rad nicht noch einmal, aber sie vereint sämtliche Vorteile
der Konkurrenzsysteme mit unseren Ideen und Anforde-
rungen.“

Arbeitsoberfläche mit den Einstellmöglichkeiten: „Masteinrich-

tung“, „Laser suchen“ oder „Mast parken“, Automatikmodus

für rechten oder linken Mast „ein / aus“, „Mastverstellung

beidseitig“ sowie die aktuelle Höhenanzeige in 1/10 mm.

Die Zusammenarbeit

mit ifm war leidenschaftlich
und erfolgreich.

63

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n ifm als Partner

Applikations-Know-how ist eine Sache, doch bei dem
Herzstück des Systems, der Steuerung und deren Soft-
ware, ist Gritzke mehr oder weniger zufällig auf den heu-
tigen Partner, die ifm-Unternehmensgruppe, gestoßen.

Dipl.-Ing. Rolf Oschatz: „Die Entwicklung mit frü-

heren Hardwareanbietern kam nur langsam voran. Die
anfangs zugesagte Unterstützung lief nur schleppend
und war eher von Planzahlen als von technischer Unter-
stützung geprägt. Bei einem Informationsgespräch im
April 2013 wurde ich dann auf der BAUMA (weltweit
größte Baumaschinenmesse, Anmerkung der Redaktion)
am Stand von ifm gefragt, ob man weiterhelfen könne.
Schnell entstand gegenseitiges Interesse. Was mich be-
sonders beeindruckt hat: Man hat nicht nach möglichen
Stückzahlen gefragt, sondern umfassende Unterstützung
des Projektes zugesagt.“

Das war der Start der engen Partnerschaft zwischen
Gritzke und ifm.

In Kooperation mit dem Automatisierungsspezialisten
ifm (Hardware) hat die Gritzke Lasertechnik die erste
deutsche CANbus-basierte Nivellierautomatik für
Planiermaschinen „GRi-P1“ entwickelt, gebaut und
verkauft.

n Die Umsetzung

Die nachfolgenden Monate waren von intensiver
Zusammenarbeit geprägt.

Dipl.-Ing. Dennis Blume, Fachvertrieb Steuerungstechnik
bei ifm, hat das Projekt maßgeblich unterstützt. Dies er-
folgte in enger Zusammenarbeit mit Gritzke, denn Prio-
rität der Entwicklung war, das Software-Know-how im
Hause Gritzke zu haben. Als Herzstück der Anlage dient
der mobiltaugliche und CAN-fähige ifm-Controller
CR0033. Als Bedieneinheit kommt das grafikfähige
ifm-Display CR1084 zum Einsatz.

Dipl.-Ing. Rolf Oschatz: „Die Zusammenarbeit mit

ifm war leidenschaftlich und erfolgreich. Oft testeten wir
die Software und Hardware bis spät in die Nacht draußen
auf den Maschinen. Ein Dank gilt diesbezüglich der Firma
Stork Tongruben und Transportunternehmen in Hidden-
hausen, welche uns eine Raupe (Cat D6T) und die Ört-
lichkeit, eine Tongrube, zum ausgiebigen Testen des
Systems zur Verfügung stellte. Und es hat sich gelohnt:
Nach 18 Monaten konnten wir das System bis zur Markt-
reife umsetzen. Ohne den außergewöhnlichen Einsatz
von Herrn Blume hätten wir das niemals in so kurzer Zeit
geschafft“.

n Flexibel in der Anwendung

Das Nivelliersystem ist das erste seiner Art, dass in einer
Hand entwickelt, programmiert und gebaut wird. Für den
Kunden hat es den Vorteil, dass Anpassungen, spezielle

Herzstück der Anlage ist ein mobiltauglicher
32-Bit-Controller von ifm.

Oft testeten wir die Software

und Hardware bis spät in die Nacht
draußen auf den Maschinen.

64

Gritzke –

Nivellierautomation für Planiermaschinen

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65

Kundenwünsche oder Verbesserungen schnell umgesetzt
werden können.

Durch sein Baukastenprinzip ist das Gritzke-System
„GRi-P1“ für sämtliche Arten lasergestützter Höhenkon-
trolle und -steuerung bei unterschiedlichen Anwendun-
gen sowie Baumaschinen nutzbar.

So ist es auch an Baggern zur Tiefenkontrolle, an Höhen-
und Schwenkwinkelbegrenzungen, an Radladerplanier-
einrichtungen, an Ramm- und Bohrgeräten, an landwirt-
schaftlichen Maschinen oder an Container-Staplern
einsetzbar. Der Vorteil: Der Kunde spart sich teure Soft-
ware-Updates, da die verschiedenen Einsatzgebiete be-
reits in der einen Software hinterlegt und anwählbar sind.
Die Steuerung kann also bei Bedarf auf unterschiedlichen
Maschinen eingesetzt werden. Der Kunde spart den Kauf
doppelter Komponenten, wie Bedieneinheit, Zentralein-
heit oder Sensoren.

Durch Integration wählbarer Applikationsprogramme in
einem modularen Gerät konnte der Entwicklungs- und
Hardwareaufwand minimiert werden. Die Folge: Das
Gritzke-System kostet rund 1/3 weniger als die markt-
üblichen Systeme.

n Schnell – dank CAN-Bus

Als erstes System nutzt es ausschließlich die CANbus-
Schnittstellen zur Datenübertragung. Bis zu 5-mal schnel-
ler lassen sich so die Daten vom Laserempfänger oder
vom Querneigungssensor / Ultraschallsensor in die Steue-
rung übertragen. Diese schnelle Datenübertragung und
Verarbeitung im Controller ist notwendig, um eine
möglichst verzögerungsfreie Signalkette von den Laser-

empfängern über die Steuerung bis hin zur Ventilan-
steuerung des Raupenschildes, zu gewährleisten. Nur so
wird auch bei hohen Geschwindigkeiten, ein millimeter-
genaues Arbeiten gewährleistet und erreicht.

Ebenfalls über CAN-Bus werden auch die Joysticks,
Schalter und Taster der Baumaschine abgefragt und an
die Prozessteuerung übergeben.

An der grafischen Bedieneinheit kann der Anwender den
automatischen Nullabgleich bei Bedarf manuell an-
passen. Die Umschaltung – z. B. auf den Querneigungs-
sensor oder auf den Ultraschallsensor (zum Planieren
nach einer Boden-Referenz wie der Bordsteinkante) –
erfolgen einfach an der Bedieneinheit.

n Herzstück: Der Controller

Das „Gehirn“ der Steuerung ist ein leistungsstarker
32-Bit-Controller von ifm.

Er verfügt über bis zu 16 multifunktionale Eingänge und
Ausgänge sowie 4 CAN-Schnittstellen. Herzstück der
Steuerung ist ein moderner und schneller 32-Bit-Prozessor,
der in ein kompaktes Metallgehäuse mit IP 67 integriert
wurde. Seine Überwachungs- und Schutzfunktionen er-
möglichen einen sicheren Betrieb, auch unter extremen
Einsatzbedingungen. Die hohe Anzahl multifunktionaler
Ein- und Ausgänge lassen sich mittels Applikationssoft-
ware (IEC 61131-3 mit CODESYS) einfach und präzise auf
die jeweiligen Einsatzfälle anpassen. Je nach Typ können
die Eingänge als Digital-, Frequenz- oder Analogeingang
mit Diagnosefunktion oder als Eingang für die Wider-
standsmessung konfiguriert werden.

Gritzke hat das System entwickelt und in Kooperation
mit ifm verkaufsfähig gebaut.

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Die 4 CAN-Schnittstellen nach ISO 11898 unterstützen
alle wichtigen Bus-Protokolle und unterschiedliche Über-
tragungsraten wie auch den transparenten oder vorver-
arbeitenden Datenaustausch. Die neuen Controller
wurden speziell für den robusten Einsatz im Fahrzeug
und für die mobile Automation entwickelt und können
dabei zuverlässig komplexe und proportionale Funk

-

tionen ausführen.

n Grafische Bedieneinheit

Das Dialoggerät PDM360 NG lässt sich dank geschlos-
senem Aluminiumdruckgussgehäuse mit Schutzart
IP 67 sowohl im Außen- als auch im Kabinenbereich ein-
setzen – wahlweise per Aufbau- oder Einbaumontage.

Brilliante grafische Darstellungen verspricht das kratz-
feste 7"-TFT-Farbdisplay mit einer Auflösung von 800 x
480 Pixeln und einer Farbtiefe von 18 Bit. Zur Bedienung
verfügt das PDM360 NG über 9 hinterleuchtete Funk-
tionstasten mit taktiler Rückmeldung. Darüber hinaus
steht modellabhängig ein Drehgeber mit Druckfunktion
oder eine Kreuzwippe zur Verfügung.

Der leistungsstarke 32-Bit-Controller ist gemäß
IEC 61131-3 mit CODESYS frei programmierbar. Neben
1 GB internem Speicher kann der Anwender externe
Medien am integrierten USB 2.0 Port anschließen.

4 CAN-Schnittstellen nach ISO 11898 unterstützen je-
weils das CANopen-, SAE J1939- oder ein freies Proto-
koll. Zusammen mit einer 100-Mbit-Ethernet-Schnittstelle
sowie mit dem Linux-Betriebssystem wird eine universelle
Plattform für die weitere Vernetzung und Kommunika-
tion mit anderen Fahrzeugkomponenten gebildet.
Die Verbindung erfolgt über robuste und sichere M12-
Steckanschlüsse.

n Fazit

Jahrelanges Applikations-Know-how, leistungsstarke
Hardware, vor allem aber der Wille, gemeinsam etwas
Spezielles zu schaffen, prägt die Entwicklung dieses
Projekts. Wieder einmal setzt „Made in Germany“ mit
Unterstützung von ifm im wahrsten Sinne des Wortes
neue Maßstäbe.

Dialogmonitor CR1084 von ifm zur Visualisierung
und Dateneingabe.

Dipl.-Ing. Dennis Blume von ifm vor Ort:
„Immer wieder wurde die Steuerung vor Ort auf der Maschine
getestet und die Programmierung angepasst. Denn nur was
100-prozentig funktioniert, geht an die Kunden.“

Gritzke –

Nivellierautomation für Planiermaschinen

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68

NOBA Verbandmittel –

Effiziente, neue Netzteile im Schaltschrank

Damit die Energiekosten für die Klimatisierung niedrig
bleiben, plant und baut das Unternehmen seine Produk-
tionsanlagen so, dass die eingesetzten Komponenten
möglichst wenig Wärme in den Reinraum abgeben.

Dazu Michael Rohe, Technischer Leiter bei NOBA:

„Es ist besonders wichtig, im Reinraum verlustarme Ge-
räte einzusetzen, da wir Verlustwärme, die wir im Rein-
raum erzeugen, sehr kostspielig wieder mit
Kältemaschinen herunter kühlen müssen, um die Tem-
peratur konstant zu halten. Des Weiteren ist es so, wenn
wir im Schaltschrank verlustarme Geräte haben, dass wir
größtenteils auf Schaltschrankkühlungen durch Ventila-
toren verzichten können und somit keine Verwirbelun-
gen mehr im Reinraum durch Schaltschranklüfter oder
ähnliches haben.“

n Hitze im Schaltschrank ist teuer!

Im Schaltschrank der Anlagen sind die Netzteile die maß-
geblichen Wärmeproduzenten. Herkömmliche elektroni-
sche Schaltnetzteile arbeiten gegenüber den früher
eingesetzten Trafonetzteilen schon sehr effizient. Doch
erreichen sie nie den idealen Wirkungsgrad von 100 Pro-
zent. Die Differenz vom tatsächlichen Wirkungsgrad zu
den optimalen 100 Prozent wird in Wärmeenergie um-
gesetzt, die den Schaltschrank aufheizt.
In vielen Bereichen industrieller Anlagen mag die Wärme
im Schaltschrank eine eher untergeordnete Rolle spielen.
Bei definierten Reinraumbedingungen wie bei NOBA da-
gegen kostet die Verlustwärme gleich doppelt: Zum einen
fallen hierfür Energiekosten an, zum anderen muss diese
mit energieintensiven Klimageräten wieder teuer kom-
pensiert werden.

n Niedrige Temperatur = hohe Lebensdauer

Deshalb setzt NOBA auf die neuen Netzteile von
ifm. Diese zeichnen sich durch einen extrem hohen Wir-
kungsgrad von bis zu 94 Prozent aus. Damit liegt dieser

Effiziente, neue Netzteile im Schaltschrank.

Um Bakterien und Pilzen das Leben un-

möglich  zu machen, werden u.a. Umwelt-

parameter wie Partikelanzahl in der Luft,

Umgebungstemperatur und Luftfeuchtig-

keit in engen Grenzen geregelt. Für die

Umgebungstemperatur im Reinraum be-

trägt der optimale Wert 21° C.

Ist die Temperatur zu hoch wird diese mit

Kältetechnik heruntergekühlt.

Maximale Hygiene ist oberstes Gebot,

wenn im Reinraum Verbandmittel für

medizinische Anwendungen produziert,

verpackt und sterilisiert werden.

Kühl,

schlank und
zuverlässig

Echt cool: Dank hohem Wirkungsgrad heizt die neue Generation
von Netzteilen der ifm den Schaltschrank nicht auf.

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69

ein bis zwei Prozent über dem vergleichbarer moderner
Schaltnetzteile anderer Hersteller. Das erscheint auf den
ersten Blick nicht sonderlich viel. Doch Rechnungen zei-
gen, dass sich diese ein bis zwei Prozent übers Jahr ge-
sehen zu merklichen Energiekosten addieren. Erst recht
in dieser Applikation, wenn sich dazu noch die Kosten
für die kompensierende Klimatisierung addieren.

Diese Verlustleistung kann in der Praxis durchaus eine zu-
sätzliche Temperaturerhöhung von 10 Grad im Schalt-
schrank bewirken. Eine Temperaturdifferenz von 10 Grad
bedeutet aber für einige elektronische Bauelemente, wie
Elektrolytkondensatoren, eine Halbierung der Lebens-
dauer. Oftmals ist die Maschinensteuerung direkt neben
den Netzteilen montiert. Da wirkt sich der bessere Wir-
kungsgrad ganz besonders auf die Lebensdauer der im
Schaltschrank verbauten SPS aus. Kurzum: Je niedriger
die Temperatur im Schaltschrank, desto höher ist die
Lebensdauer der Anlagensteuerung.

n Die neuen ifm-Netzteile

Im Jahr 2013 hat die ifm ihre Netzteilfamilie komplett
erneuert. Die neue Generation umfasst sowohl 24 V-DC-
Schaltnetzteile mit Ausgangsströmen von 3,3 bis 20 A
als auch AS-i Netzteile von 2,8 bis 8 A. All diesen Gerä-
ten gemeinsam sind die auf maximale Effizienz, Lang -
lebigkeit und Leistungsstärke ausgelegten Bauteile und
Schaltungen. Kernpunkt ist ein hocheffizientes Schal-
tungsdesign, dass sich zusätzlich durch seine Kompakt-
heit auszeichnet. So sind die ifm-Netzteile deutlich
schmaler und benötigen weniger Platz im Schaltschrank
als leistungsgleiche Geräte anderer Hersteller. Damit
leistet ifm einen wichtigen Beitrag im Maschinenbau, der
immer kleinere Schaltschränke verlangt.

Man könnte meinen, diese Kompaktheit ginge auf Kos -
ten der Bauteildimensionierung und einen reduzierten
Funktionsumfang. Doch den  Entwicklern ist das Ge-
genteil gelungen: Die Bauteile sind so dimensioniert,

dass die Netzteile dauerhaft in den Grenzbereichen der
Spezifikationen betrieben werden können. Sie liefern
über nahezu den gesamten Temperaturbereich die an-
gegebene Nennleistung. Eine sonst übliche „Überdi-
mensionierung“ der Netzteile mit Reserve für mehr
Langlebigkeit ist bei ifm-Netzteilen deshalb nicht erfor-
derlich. Das spart Platz und Kosten. Belegt wird dies
durch einen herausragenden MTBF-Wert von 0,89 bis
1,4 Millionen Stunden (je nach Variante), was einer
„Lebensdauer“ von 100 bis 160 Jahren gleichkommt.
Erst ab einer Umgebungstemperatur von 60 °C ist ein
geringes Derating (reduzierte Leistungsabgabe) zu
beachten.

n Starke Extras

Durch jahrelanges Applikations-Know-how weiß ifm
exakt, welche Anforderungen die Automatisierungs-
technik an die Energieversorgung stellt. Deshalb wurden
zahlreiche Extras integriert, die eine zuverlässige Funk-
tion in allen Betriebsphasen gewährleisten.

Anstelle einer Einschaltstrombegrenzung mit einem
einfachen NTC-Widerstand werden bei den neuen Schalt-
netzteilen der ifm die Kondensatoren mikroprozessor-
gesteuert geladen. Dieser „sanfte“ Anlauf der Span-
nungsversorgung sorgt dafür, dass die dem Netzeil
vorgeschalteten Sicherungen nicht extra für einen erhöh-
ten Anlaufstrom höher dimensioniert werden müssen. Das
schafft zusätzliche Sicherheit auf der Primärseite des
Netzteils.

Zusätzliche Leistungsreserven auf der Sekundärseite sorgen
dafür, dass das Netzteil noch genügend Strom abgibt, um
im Falle eines Kurzschlusses die nachgeschalteten Leis -
tungsschutzschalter zuverlässig auszulösen. Für nach-
trägliche Erweiterungen der Anlage bieten die ifm-Netzteile
noch eine zusätzliche Leistungsreserve von 20 Prozent.
Kurzzeitige Spannungseinbrüche, zum Beispiel verursacht
durch Schaltvorgänge im Versorgungsnetz, überbrücken
die Netzteile für mehrere Millisekunden.

n Fazit

Was im Datenblatt oftmals kaum beachtet wird, hat be-
deutende Auswirkungen auf Lebensdauer und Zuverläs-
sigkeit der Anlage. NOBA hat die Vorteile der neuen
ifm-Netzteile erkannt, spart somit Betriebskosten und
schafft ein optimales Klima, um die hohen Produktan-
forderungen sicher zu erfüllen.

Die Firma NOBA Verbandmittel aus Wetter an
der Ruhr produziert weltweit unterschied

-

lichste Verbandmittel für Krankenhäuser, Arzt-
praxen und Apotheken.

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klares

Das Prinzip der Cross-Filtration ist besonders effizient:
Schmutzwasser wird in einem Kreislauf durch dünne, po-
röse Kapillarröhrchen gepresst. Nur reines Wasser kann
diese Membran durchdringen. Das mit Schmutzpartikeln
durchsetzte Wasser dagegen zirkuliert weiter, bis es nach
und nach ebenfalls gereinigt ist.

Hunderte solcher Kapillare sind in einem etwa 1,5 m
hohen Filtermodul zusammengefasst. Das ergibt eine
Filtrationsfläche von 75 Quadratmetern. Je nach ge-
wünschtem Durchsatz arbeiten mehrere Module parallel.
Bei der gezeigten Anlage sind es zwei Reihen á
9 Module, was einer Filterfläche von 1.350 Quadratme-
tern entspricht. Damit lassen sich 300.000 Liter Schmutz-
wasser pro Stunde reinigen.

Moderne Sensorik hilft dabei, verschiedene Prozesse der
Anlage zu überwachen und sie in einem optimalen
Bereich zu fahren. Nur so wird mit minimalem Energie-
aufwand maximale Filterleistung erzielt. Romfil setzt bei
der Anlage komplett auf Sensorik von ifm, die sich als
besonders zuverlässig erwiesen hat.

Romfil – Prozessüberwachung

bei der Wasserfiltration

Sensoren
für sauberes,

klares

Wasser

Prozessüberwachung bei der

Wasserfiltration.

Die Reinigung von Wasser

wird zunehmend zu einem

wichtigen Produktionsfaktor. Moderne

Fluid-Sensorik sorgt dabei für effiziente

und energiesparende Prozesse.

Bis zu 300 Kubikmeter Wasser – das entspricht
ungefähr dem Volumen einer 100 qm Woh -
nung – filtriert die Crossflow-Filteranlage
Aquacross W675 der Romfil GmbH aus Wolfs-
heim pro Stunde.
Aus vorgeklärtem, aber immer noch verun-
reinigten Wasser produziert sie Trinkwasser.

Ein Strömungssensor kontrolliert hinter den Pumpen
den Zufluss der Reinigungsflüssigkeiten.

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71

n Anströmung überwachen

Damit die Filterkapillare ihren optimalen Wirkungsgrad
erreichen sind exakte Druckwerte erforderlich, mit denen
das Schmutzwasser durch die Filter zirkuliert.
In der Anströmleitung zu den Filterelementen ist deshalb
ein ifm-Drucksensor vom Typ PF2654 eingebaut. Der
frontbündige Sensor ist für einen Messbereich von -0,5
bis 10 bar ausgelegt und bietet eine sehr hohe Genauig-
keit von 0,6 Prozent. Die überlastfeste und driftfreie
Keramikmesszelle sorgt zusammen mit dem O-Ring-
freien Dichtungskonzept für einen wartungsfreien Lang-
zeitbetrieb. Der Drucksensor besitzt zwei Schaltausgänge,
wobei der zweite Ausgang auch als Analogausgang
(4…20 mA oder 0…10 V) parametriert werden kann. Das
alphanumerische LED-Display hilft bei der Parametrierung
und dient zudem als Messwertanzeige vor Ort.

Neben Druck wird auch die Systemtemperatur in der An-
strömleitung überwacht.

Der TA3437 ist ein universeller Temperaturtransmitter mit
einem analogen Stromausgang von 4 bis 20 mA. Durch

die Verwendung eines Pt-Sensorelements der Genauig-
keitsklasse A und der werksinternen Kalibrierung wird
eine hohe Genauigkeit erreicht. Die bewährte ifm-Film-
technologie führt zudem zu einer exzellenten Ansprech-
zeit von T05 = 1 s und T09 = 3 s.
Das rundum ge schlossene und geschweißte Gehäuse aus
Edelstahl gewährleistet neben der Schutzart IP 69K eine
hohe mechanische Stabilität. Das Gehäusedesign ver-
mindert Schmutzablagerungen und ist rundherum zu
reinigen.

n Füllstand im Filter

Am Fuß des ersten Filtermoduls ist ein ifm-Grenzstand-
sensor LMT100 montiert. Er überwacht, ob sich auch tat-
sächlich zu filtrierendes Wasser in den Filtern befindet.
Das Besondere der Baureihe LMT ist die Unempfindlich-
keit gegenüber Anhaftungen. Die PEEK-Spitze des Sen-
sors weist eine extrem glatte Oberflächenbeschaffenheit
von Ra < 0,8 μ auf. Schmutz und Medienrückstände
bekommen kaum Möglichkeiten sich festzusetzen. Selbst

Crossflow-Filteranlage für bis zu

300 Kubikmeter / Stunde.

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LMT100

72

bei Schaum oder viskosen Medien wird der Füllstand
sicher erkannt. Die Inbetriebnahme ist einfach. Ein Me-
dienabgleich kann entfallen, da der Sensor bereits werks-
seitig voreingestellt ist. Die Füllstanderkennung erfolgt
lageunabhängig. Dank seiner kompakten Sensorspitze
lässt sich der LMT selbst in kleinen Rohrleitungen von
DN25 integrieren.

Aufgrund der hochwertigen Gehäusematerialien wie
V4A Edelstahl (1.4404) und PEEK erfüllt der Sensor alle
Anforderungen für den Hygienebereich. Dazu zählen
auch ein gelasertes Typenschild sowie die hohe Schutzart
IP 68 / IP 69K.

n Leerdrücken

Gelegentlich muss die gesamte Anlage entleert werden,
z. B. vor oder nach Reinigungsgängen. Ein Drucktrans-
mitter überwacht das sogenannte „Leerdrücken“ mittels
Druckluft.

Der PP7554 zeichnet sich durch eine hohe Gesamtge-
nauigkeit von 0,5 Prozent, ein kompakteres Edelstahlge-
häuse und eine Schaltpunktgenauigkeit von 0,5 Prozent
aus. Die Druckaufnahme mittels keramisch-kapazitiver
Messzelle sorgt für zuverlässige und langzeitstabile Mess-
werte. Dem Anwender stehen zwei Schaltausgänge oder
je ein Schalt- und Diagnoseausgang zur Verfügung.
Zudem ist der Sensor IO-Link-fähig. Das ermöglicht so-
wohl eine digitale Prozessdatenübertragung als auch eine
Parametrierung oder Diagnose von der Steuerung oder
von einem PC aus.

n Strömungsüberwachung der Anlagen-

reinigungsmittel

Für eine lange Standzeit der Filtermembran muss diese
regelmäßig gereinigt werden. Das geschieht mit Hilfe ver-
schiedener Reinigungsmittel, die exakt dosiert zugeführt
werden. Während des automatischen Reinigungsvor-
gangs überwacht ein ifm-Strömungssensor den Durch-
fluss.

Füllstandkontrolle im Filtermodul: Selbst bei Anhaftungen oder
Schaum überwacht der LMT100 zuverlässig den Grenzstand.

Ein Drucktransmitter überwacht das „Leerdrücken“ der Anlage
mittels Druckluft

Romfil setzt bei ihrer Anlage

komplett auf Sensorik von ifm.

Romfil – Prozessüberwachung

bei der Wasserfiltration

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0

73

Der SI5000 arbeitet nach dem kalorimetrischen Prinzip
und kommt somit ohne mechanisch bewegte Teile aus.
Das garantiert eine zuverlässige Überwachung auch bei
schwierigen Medien über eine lange Zeit. Die Mikropro-
zessortechnologie bietet dem Anwender einfache Bedie-
nung. Strömungsabgleich und Schaltpunkteinstellung
erfolgen einfach per Tastendruck. Ein mehrfarbiger LED-
Bargraph zeigt Messwerte und Schaltpunkte an. Ver-
schiedene, als Zubehör erhältliche Adapter sorgen für
eine schnelle und sichere Prozessanbindung.

n Pneumatik überwachen

Sämtliche Ventile der Anlage sind pneumatisch betrie-
ben. Der notwendige Systemdruck für die Ventilsteue-
rung von 6 bar wird mit einem im Schaltschrank
montierten ifm-Drucksensor PQ3834 überwacht.

Die piezo-resistive Siliziummesszelle misst zwischen
-1 und 10 bar. Sie ist unempfindlich gegen Flüssigkeiten
(z. B. Kondenswasser) und Ablagerungen, welche sich im
System befinden können. Weiterhin garantiert sie eine
sehr hohe Genauigkeit.

Die Anzeige kann frei wählbar in rot oder grün erfolgen.
Ein Beispiel: Im Gut-Bereich wird der Messwert grün dar-
gestellt, bei Über- oder Unterschreitung eines wählbaren
Schaltpunkts dagegen rot. Das bietet eine optimale Über-
sicht. Zwei programmierbare Schaltausgänge oder ein
Schalt- und Diagnoseausgang bieten flexible Anpas-
sungsmöglichkeiten.

n Fazit

Eine ganze Reihe von Prozessparametern sind bei der
Wasserfiltration zu beachten. Hierfür bietet ifm das kom-
plette Spektrum an Sensoren. Die präzisen wartungs-
freien und langzeitstabilen Messwertaufnehmer erlauben
einen effizienten und zuverlässigen Betrieb der Anlage.
Deshalb setzt man beim Romfil seit Langem auf Sensorik
von ifm.

Zufluss überwachen: Temperaturtransmitter und Drucksensor
in der Anströmleitung.

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74

Safety First beim Tunnelausbau.

Fast jeder kennt die Szenerien aus dem

Fernsehen, bei denen tief unter Bergmassi-

ven Tunnelröhren in den Fels gesprengt

oder mit riesigen Vortriebsmaschinen

ausgehöhlt werden, wie beim neuen

St. Gotthard-Tunnel mit seiner sensatio -

nellen Länge von 57 km.

Doch nach dem Sprengen oder Bohren

geht es erst richtig los, denn direkt im An-

schluss muss die gefährliche Arbeit des Aus-

bauens der aus dem Fels abgetrotzten

Tunnelröhre beginnen.

Voraussetzung für Sicherheit und Effizienz

auf höchstem Niveau sind absolut zuverläs-

sige Steuerungssysteme für den mobilen

Einsatz auch in rauester Umgebung.

Für diese herausfordernden Aufgaben und

Anforderungen vertraut der 1979 ge

-

gründete Mittelständler vor allem auf die

Systeme und Produkte des Automatisie-

rungsspezialisten ifm electronic aus Essen.

n Fähigkeiten des Fahrzeugs

Um auch große Tunnelquerschnitte zu meistern hat GTA
Spezialfahrzeuge, wie den Normlifter 1600T entwickelt.
Dieser ist an der Vorderseite mit drei flexiblen Teleskop -
armen ausgestattet. Die beiden äußeren sind ausfahrbare
und unabhängig voneinander agierende Personen arbeits-
bühnen, die große Reichweiten bewältigen müssen. Mit-
tig ist ein Arbeitsarm mit dem Ausbaumanipulator
angebaut. Zum Abfangen des enormen Gewölbedrucks
presst dieser z. B. verschiedenste Armierungsbögen oder
Bogenprofile aus Stahl mit einem Gewicht von bis zu
1.200 Kilogramm unter die Decke. Mit Hilfe der beiden
Arbeitsbühnen montieren Mineure die Bögen wie auch
komplette Stützkonstruktionen zum Verkleiden der Fels-
wände und -decken an Ort und Stelle. Danach folgt noch
die Montage von Befestigungsmatten und Kabeltrassen.

Gemeinsam und koordiniert bewältigen die drei Telesko-
parme mühelos große Reichweiten bis zu 12 m Höhe und
16 m Breite.

GTA  Maschinensysteme –

Safety first im Tunnelbau

Die Firma GTA Maschinensysteme GmbH aus
Hamminkeln hat sich auf den Bau von Nutz-
fahrzeugen für den Tunnelausbau spezialisiert,
diese finden weltweit ihren Einsatz.

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75

n Die Gefahren

Besondere Aufmerksamkeit erfordert dabei die Überwa-
chung des Schwenkbereiches. Denn bei bestimmten Zu-
ladungen des Fahrzeuges können in Abhängigkeit von
Reichweite und Hubhöhe gefährliche Kippmomente ent-
stehen, die das Fahrzeug zu Fall bringen. Daher ist eine
permanente Überwachung der Standsicherheit erforder-
lich. Diese umfangreichen Überwachungsfunktionen am
Fahrzeug können nicht allein durch das Bedienpersonal
erfolgen. Vielmehr muss hier neueste Technik unter
Erfüllung aller sicherheitsrelevanten europäischen
Normen für die funktionale Sicherheit an der Maschine
sorgen und somit zu jeder Zeit den Schutz der Arbeiten-
den garantieren.

n SafetyController steuern

und sorgen für Sicherheit

Zur Koordinierung und Überwachung, wie z. B. die Ab-
stützung des Unterwagens, die Reichweiten der Hubar-
beitsbühnen und Teleskoparme sowie die dynamische
Belastungung des gesamten Fahrzeuges, setzt GTA auf
die zuverlässigen zertifizierten Sicherheitssteuerungen
aus der Reihe ecomat mobile sowie bewährte Sicher-
heitssensorik von ifm . Diese leistungsfähige und robuste
Sensorik wurde extra für den extremen Einsatz an mobi-

len Arbeitsmaschinen konzipiert. Auch bei komplexen
Anforderungen unter harten Einsatzbedingungen funk-
tioniert das Zusammenspiel der gesamten Sicherheits-
und Steuerungstechnik von ifm perfekt.

„Alles, was sicherheitsgerichtet ist, ist von ifm im Ein-

satz“, so Benedikt Klump, Mechatronik-Ingenieur aus
der Konstruktion von GTA.

n Vier Abstützungen –

die Basis zur Sicherheit

Für den sicheren Betrieb des Fahrzeuges ist die Abstütz-
vorrichtung von größter Bedeutung. Bei jedem Schicht-
beginn wird das Fahrzeug aus seiner sicheren Position
heraus vom Bedienpersonal in Betrieb genommen. Zu-
nächst sind alle Teleskoparme und Stützen eingefahren.
Vier seitlich an jeder Ecke angeordnete Abstützzylinder,
von denen die beiden vorderen zusätzlich horizontal aus-
gefahren werden können um die Standfläche zu vergrö-
ßern, bilden die Abstützbasis des Normlifters und
gewährleisten die erforderliche Standsicherheit.

Vier in den vorderen, jeweils horizontalen und vertikalen
Stützen verbaute induktive Sensoren vom Typ IGS204,
geben ein Schaltsignal an die kompakte Kleinsteuerung
BasicController CR0403 und melden ob die Zylinder je-
weils komlett eingefahren sind. In den hinteren Abstüt-

Ausfahrbare und unabhängig voneinander

betriebene Personenarbeitsbühnen.

Alles, was

sicherheitsgerichtet ist,
ist von ifm im Einsatz.

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76

Controller

Safety

zungen, die nur vertikal ausgefahren werden können, ist
ebenfalls ein solcher Sensor verbaut und meldet diese
Stellung über das E/A-Modul CR2033 an die Haupt-
steuerung CR7032. Die Sammelmeldung dieser Signale
ist die Voraussetzung für die Fahrfreigabe des Unterfahr-
zeugs. Beim Abstützvorgang werden die Endlagen der
horizontalen Ausfahrzylinder über zwei sicherheitsge-
richtete induktive Positionsschalter (GI701S) durch einen
32-Bit-SafetyController (CR7032) abgefragt. Sie liefern
ein redundantes Schaltsignal für die Meldung „vordere
Stütze seitlich ausgefahren“. Erst wenn die Positions-
schalter die korrekte Endlage der horizontalen Ausfahr-
zylinder melden, lassen sich die äußeren vertikalen
Abstützungen absenken.

Außerdem werden auch die Hydraulikdrücke in den
vorderen Abstützzylindern mit Drucksensoren von ifm
erfasst. Bei Überschreitung eines festgelegten Druck-
anstiegs wird so der abgesenkte Zustand der Abstütz-
zylinder sowie die Signale zweier vorn verbauter Last-
messbolzen an die Sicherheitssteuerung, den 32-Bit-
SafetyController CR7032 mit 32 Ein- / Ausgängen aus
der Sereie ecomat mobile , zurück gemeldet. Er sorgt u. a.
für das sichere Abschalten von diversen Ventilen und
Relais, wie Nothalteventile oder die Feststellbremse. Da -
rüber hinaus werden die dynamischen Kräfte der vorderen
Abstützungen über je eine Kraft-Messeinrichtung in der
Sicherheitssteuerung ausgewertet um sicherzustellen,
dass die Stütze ausreichend belastet ist und nicht über
einem Loch oder einer Absenkung ausgefahren wird.

n Zwei SafetyController

im Zusammenspiel

Registriert die leistungsstarke Sicherheitssteuerung Safety-
Controller CR7032 den sicheren Zustand aller Stützen,
wird der Betrieb der Teleskoparme freigegeben. Durch

eine entsprechende Systemreserve wird das korrekte An-
sprechen der Sicherheitsfunktion „Abstützung“ während
der Fahrzeuginbetriebnahme vorschriftsmäßig überprüft.
Er steuert das komplette Unterfahrzeug und kommuni-
ziert permanent mit dem anderen SafetyController
(CR7132) mit seinen multifunktional konfigurierbaren
80 Ein- / Ausgängen, der die Arbeitsbühnen sowie den
Manipulatorarm steuert. Beide 32-Bit-SafetyController
sind so einsetzbar, dass sie bei schweren Fehlern ab-
schalten und die Anlage in einen sicheren Zustand brin-
gen. Bei weniger schweren Fehlern lassen sich Teile des
Fahrzeuges in vorher definierten Bereichen weiter betrei-
ben. Nicht alle Komponenten müssen abgeschaltet wer-
den. Vordefinierte Funktionen sind dafür bereits
vorhanden.

n Steuerung der Teleskoparme,

Arbeitsbühnen und Manipulator

Acht Bewegungsfunktionen, darunter Heben, Senken,
Schwenken, Ein-, Austeleskopieren und Neigen vollführt
jede der beiden Hubarbeitsbühnen des Normlifters. So-
wohl der Manipulator mit seinen Zangenfunktionen Öff-
nen und Schließen als auch die Bühnen sind an je einem
Teleskoparm befestigt. An allen drei Armen wurde je ein
magnetfeldfester induktiver Sensor der Baureihe IM5124
mit Korrekturfaktor K=1 verbaut. Da die Teilsegmente der
Armierungsbögen an den Stoßstellen verschweißt wer-
den, können die enormen Magnetfelder des Schweiß-
lichtbogens zu Störungen von Sensoren führen. Speziell
für solche Umgebungsbedingungen ist dieser resistente
Sensor im Einsatz. Er gibt ein Schaltsignal zur Meldung
der Hubhöhe unterhalb von drei Metern. Die beiden Te-
leskoparme für die Hubbühnen sind zusätzlich mit je
einem induktiven Sensor IFM204 ausgestattet und geben
ein Schaltsignal, wenn der Ausleger in Mittelstellung

Oben im Cockpit verbautes Touch-Dialog-
Display CR1083 sorgt für schnellen Über-
blick.

Im Fahrzeug verbauter leistungsstarker
SafetyController der Bauart CR7 aus der
Reihe ecomatmobile von ifm sorgt für
Sicherheit beim mobilen Einsatz.

Robustes dezentral verbautes
E/A-Modul CR2033 leitet die Signale
über CANbus zur Steuerung.

GTA  Maschinensysteme –

Safety first im Tunnelbau

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77

y

geschwenkt ist. Des Weiteren arbeiten in beiden Ausle-
gern noch je ein verschleißfreier induktiver Sicherheits-
sensor der Serie GM504S. Dieser liefert ein getaktetes
Schaltsignal für die Meldung „Teleskop eingefahren“.

Erst wenn beide Teleskoparme vollständig eingefahren
sind, gibt der SafetyController CR7132 das Signal für die
Freigabe der Stützbedienung an den SafetyController
CR7032 des Unterfahrzeugs weiter. So ist sichergestellt,
dass die Abstützungen nur in der Transportstellung der
Arbeitsarme eingefahren werden können und die Stand-
sicherheit des Unterfahrzeugs immer gewährleistet ist.
Der SafetyController CR7132 sorgt auch für die PWM-
Ansteuerung von insgesamt 32 Proportionalventilen zur
Steuerung der drei Auslegerfunktionen. Außerdem wer-
den die Hubbühnen während des Betriebes automatisch
nivelliert. Die Anbindung der Steuerhebel (Joysticks) auf
den Bühnen an die übergeordnete SPS erfolgt über den
CANbus.

n IO-CompactModul

unterstützt Dezentralisierung

Für die Dezentralisierung von Sensoren und Aktoren über
den CANbus setzt GTA das besonders robuste IO-
CompactModul des Typs CR2033 von ifm ein, über das
Hydraulikölfüllstand- und temperatur, Dieselfüllstand,
Getriebeöldruck sowie Getriebetemperatur zur Steue-
rung übertragen werden. Darüber hinaus werden auch
die induktiven Sensoren (IGS204) in den hinteren Ab-
stützungen eingelesen. Die flexible Konfiguration der Ein-
und Ausgänge ermöglicht den universellen Einsatz des
Moduls. Im Fahrstand des Normlifters 1600T befindet
sich zudem die kompakte und leistungsstarke Klein-
steuerung CR0403 mit 24 Ein- / Ausgängen von ifm.
Diese übernimmt gleich mehrere Funktionen, u. a. lassen
sich mit ihr unterschiedliche Bedien- und Anzeige

-

elemente auf dem Dashboard auswerten. Außerdem
fungiert sie als Can-Gateway zur Steuerung des Diesel -
antriebs über das Protokoll J1939.

n Betriebsdatenanzeige

und Diagnosefunktion

Um die große Zahl von Prozess- bzw. Diagnosedaten für
den Fahrzeugführer übersichtlich darzustellen, wird der
Prozessdatenmonitor der neuen Generation PDM NG
CR1083 eingesetzt. Mit seinem gut ablesbaren 7" Farb-
grafik Touch-Dialog-Display werden alle relevanten
Daten bestens visualisiert. Das komfortable Gerät besitzt
zudem hinterleuchtete Funktionstasten mit taktiler Rück-
meldung. So leistet es auch seinen Beitrag zum sicheren
Betrieb des Normlifters.

„In der CR1083 ist auch noch eine Steuerung inklusive

Echtzeituhr enthalten – dies war das Ziel um sowohl den
Monteuren als auch dem Bediener eine vernünftige
Diagnose zu geben“,
so Benedikt Klump.

n Fazit

Für diese sowohl anspruchsvollen als auch unter sehr
hohem Sicherheitsniveau durchzuführenden Arbeiten im
Tunnelausbau vertraut GTA voll auf intelligente zuverläs-
sige Sensorik und Systeme aus der Serie ecomat mobile ,
die besonders für den sicherheitsgerichteten mobilen Ein-
satz entwickelt wurden. Auch unter extremen Einsatzbe-
dingungen erfüllen sie problemlos jede Überwachungs-
und Schutzfunktion.

„Alles aus einem Hause, die Sachen sind aufeinander

abgestimmt und funktionieren auch optimal“ so das Fazit
von  Benedikt Klump über die Produkte und Zusam-
menarbeit mit ifm aus Essen.

Vordere vertikale
Ausfahrzylinder sowie
zwei horizontale
Teleskope geben dem
Unterwagen die erforder-
liche Standsicherheit.

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